感知装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的是提供具有高精度并能够瞬时地检测出微量地存在的例如环境污染物质等的感知装置。作为具体的解决方法，根据来自基准时钟发生部的频率信号对来自石英振子的频率信号进行取样，将该取样值作为数字信号进行输出，对与该输出信号对应的频率信号进行根据数字信号的正交检波，取出以该频率信号的频率和用于正交检波的正弦波频率之差的频率进行旋转的旋转矢量，通过根据各取样值检测旋转矢量的速度检测频率的变化量。而且，通过在所述旋转矢量上乘以与该速度对应的逆旋转矢量，能够扩大频率变化的测定范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及感知装置，通过使用在其表面上形成用于吸附感知对 象物的吸附层，由感知对象物的吸附改变固有振动频率的传感器用振 子例如石英振子，检测该传感器用振子的固有振动频率的变化量并感 知感知对象物。
技术介绍
为了保护环境，迫切需要掌握河川和土壤中的种种环境污染物质 的浓度，污染物质即便极其微量对人体的毒性也很强，因此希望确立 微量的污染物质的测量技术。最近作为一种引人注目的污染物质是二 恶英(Dioxin)，作为测定该二恶英的方法，使用气相色谱质量分析仪 的方法和ELISA法(适用酵素免疫测定法)是众所周知的。如果根据 气体色谱法质量分析仪，则能够进行10—12g/ml量级的高精度的微量分 析，但是存在着装置的价格极高，因此分析成本也很高，进一步分析 需要长的期间那样的缺点。而且EUSA法与气相色谱质量分析仪比较， 装置价格和分析价格低，分析需要的时间也短，但是存在着分析精度 低到10一g/ml量级那样的课题。因此，由当感知对象物附着在石英振子上时其固有振动频率与其 附着量相应地变化，所以作为二恶英等的污染物质的测定装置，本发 明者着眼于石英振子。另一方面，作为使用石英振子的化学传感装置 有专利文献1中记载的技术。该装置是具有输出传感器振子的振荡频 率和由基准振子产生的基准频率的差频率的绝对值的取样电路、以所 要的分频比对差频率进行分频的分频电路、将基准频率的周期作为时 钟对该分频输出的周期进行计数的计数器、和根据已计数的周期求得 传感器振子的振荡频率的计算装置的构成，是用于识别吸附气体的装置。根据该化学传感装置，因为是求差频率，所以具有能够减小要测 定的频率的绝对值，可不扩大测定范围而进行高分辨率的测定的优点。但是专利文献1的技术存在有通过使用分频电路降低计数器的时 钟频率，因此上述差频率高且分频电路的段数多，因为当该段数变多 时相位噪声增大，所以事实上上述差频率不太高，从而难以确保高的 测定精度。结果限定了适用范围，难以应用于要求高精度地检测二恶 英等那样极其微量的物质的情形。而且因为使用计数器，所以也存在 着要求分辨率高和测定时间长的缺点。专利文献h日本专利特开平6-241972号公报
技术实现思路
本专利技术就是在这样的情况而作出，本专利技术的目的是提供具有高精 度并能够检测出微量存在的例如环境污染物质等的感知对象物的感知 装置。本专利技术的另一个目的是提供具有高精度并能够瞬时地检测出感 知对象物的感知装置。进一步又一个目的是提供具有高精度地检测出 感知对象物，能够扩大测定范围的感知装置。本专利技术的感知装置的特征是其表面上形成有用于吸附感知对象物 的吸附层，使用由于感知对象物的吸附而使固有振动频率改变的传感 器用振子，根据该传感器用振子的固有振动频率的变化感知感知对象 物，其特征在于，具有传感器用振荡电路，使上述传感器用振子振荡；基准时钟发生部，产生用于对来自上述传感器用振子的频率信号 进行取样的时钟信号；模拟/数字变换部，通过来自上述基准时钟发生部的时钟信号对来 自上述传感器用振子的频率信号进行取样，将该取样值作为数字信号 进行输出；旋转矢量取出部件，对与来自该模拟/数字变换部的输出信号对应 的频率信号进行根据数字信号的正交检波，并取出由复数表示旋转矢 量时的实数部分和虚数部分，其中该旋转矢量以与该频率信号中的频 率和由用于正交检波的数字信号特定的频率的频率差相当的角速度旋 转；禾口旋转矢量速度计算部件，根据由该旋转矢量取出部件得到的上述 实数部分和虚数部分的各时间系列数据，求得旋转矢量的角速度。此外，本专利技术也可以具有求得当传感器用振子在第一环境中时的 旋转矢量的角速度与当传感器用振子在第二环境中时的旋转矢量的角 速度之差的部件。作为第一环境，例如能够举出纯水等的溶媒，作为 第二环境，能够举出在该溶媒中包含感知对象物的情形。上述旋转矢量取出部件具有上述旋转矢量取出部件包括对与来自 模拟/数字变换部的输出信号对应的频率信号进行正交检波的部件、和 除去包含在由该部件得到的数据中的高频成分的部件。此外，当设定 与在某个定时中的上述取样值对应的实数部分和虚数部分分别为I (n) 和Q (n)，设定与在该定时前的定时中的上述取样值对应的实数部分和虚数部分分别为I (n-l)和Q (n-l)时，上述旋转矢量速度计算部 件根据(Q (n) -Q (n-l) } I (n) -{1 (n) -I (n-l) } Q (n)的计算， 求得旋转矢量的角速度。上述旋转矢量速度计算部件可以构成为具有对由上述旋转矢量速 度计算部件求得的计算结果求出规定时间内的平均值的部件。作为一 个更具体的例子，构成作为求得移动平均的部件。而且，优选在上述 旋转矢量速度计算部件的前段中，设置有根据由实数部分和虚数部分 决定的矢量的标量除上述实数部分和虚数部分的修正处理部。进一步优选本专利技术如下地构成。即，构成为进一步具有对通过上述旋转矢量速度计算部件求得的角速度进行积分的积分 部件；逆旋转矢量生成部，生成复数表示以与该积分部件的输出值对 应的速度并且与由上述旋转矢量取出部件取出的旋转矢量逆方向地旋 转的逆旋转矢量时的实数部分和虚数部分；和设置在上述旋转矢量速度计算部件的前段，对由上述旋转矢量取 出部件获得的上述旋转矢量和由上述逆旋转矢量生成部生成的逆旋转 矢量进行乘法运算的部件。这时，逆旋转矢量生成部具有沿旋转方向顺次配置的限定在复数 表面上的逆旋转矢量的位置的实数部分和虚数部分的组的数据表、和 通过由与上述频率的变化量相当的增量数或减量数产生上述数据表的 地址生成逆旋转矢量的地址控制部。作为一个更具体的例子，能够举出逆旋转矢量生成部具有输出与当用数字信号表示由上述旋转矢量速 度计算部件求得的频率变化量时的下位位的值相应的占空比的脉冲列 的脉沖宽度控制部、和将当用数字信号表示上述频率变化量时的上位 位的值和由上述脉冲宽度控制部作成的脉冲的电平相加，输出到上述 地址控制部的加法部，上述地址生成部，对来自该加法部的输出值进行积分，将该积分 值作为上述数据表的地址的构成。本专利技术，根据来自基准时钟发生部的时钟信号对来自例如石英振 子等的传感器用振子的频率信号进行取样，将该取样值作为数字信号 进行输出，对与该输出信号对应的频率信号进行根据数字信号的正交 检波，取出以与由上述取样值特定的频率信号(模拟/数字变换部的输 出信号)的频率和由用于正交检波的数字信号特定的频率之差相当的 频率进行旋转的旋转矢量。因为该旋转矢量的角速度与传感器用振子 的振荡频率(固有振动频率)对应，所以通过检测当将传感器用振子 浸渍在例如纯水等的溶媒中时的旋转矢量的角速度和当将包含感知对 象物的液体供给该溶媒时的旋转矢量的角速度，能够检测出旋转矢量 的角速度的变化量，能够知道吸附在传感器用振子上的感知对象物的 吸附量。此外在本专利技术中，也可以通过根据检测量线等掌握例如预先 在溶媒中的感知对象物的各种浓度和旋转矢量的角速度的对应，通过 将旋转矢量的角速度与上述检测量线等进行核对推定感知对象物的浓 度。因此，与对脉冲进行计数求得频率的方法比较，能够以高精度而 且在极短时间内检测出传感器用振子的振荡频率。从而也能够以高精 度而且在极短时间内检测出传感器用振子的振荡频率的变化量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定频率信号的频率的频率测定装置，其特征在于，包括：基准时钟产生部，产生用于对频率信号取样的时钟信号；模拟／数字变换部，利用来自所述基准时钟产生部的时钟信号对所述频率信号进行取样，并以该取样值作为数字信号输出；旋转矢量取出部件，对与来自该模拟／数字变换部的输出信号对应的频率信号进行根据数字信号的正交检波，并取出由复数表示旋转矢量时的实数部分和虚数部分，其中该旋转矢量以与该频率信号中的频率和由用于正交检波的数字信号特定的频率的频率差相当的角速度旋转；和旋转矢量速度计算部件，根据由该旋转矢量取出部件得到的所述实数部分和虚数部分的各时间系列数据，求得旋转矢量的角速度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：塚本信夫，赤池和男，古幡司，
申请(专利权)人：日本电波工业株式会社，DSP技研有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]