弾性表面波センサ
【課題】１つのＳＡＷデバイスによって、歪みと温度の両方を測定できるＳＡＷセンサを提供する。
【解決手段】ＳＡＷデバイス１を測定物２０の一面２０１上に配置し、ＳＡＷデバイス１の基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａを測定物２０に固定し、基板下面１０２のうち駆動電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃを測定物２０に固定しない構造とする。この構造では、測定物に歪みが生じると、基板上面の伝搬路１３のみに歪みが生じることとなり、反射器１２で反射した弾性表面波に位相変化が生じる。このときの位相変化は温度変化の影響をほとんど受けないので、この位相変化から測定物の歪みを測定できる。また、この構造では、ＳＡＷデバイス１の共振周波数は、温度変化によって変化し、測定物の歪みの影響を受けないので、共振周波数変化から温度を測定できる。
【解決手段】ＳＡＷデバイス１を測定物２０の一面２０１上に配置し、ＳＡＷデバイス１の基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａを測定物２０に固定し、基板下面１０２のうち駆動電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃを測定物２０に固定しない構造とする。この構造では、測定物に歪みが生じると、基板上面の伝搬路１３のみに歪みが生じることとなり、反射器１２で反射した弾性表面波に位相変化が生じる。このときの位相変化は温度変化の影響をほとんど受けないので、この位相変化から測定物の歪みを測定できる。また、この構造では、ＳＡＷデバイス１の共振周波数は、温度変化によって変化し、測定物の歪みの影響を受けないので、共振周波数変化から温度を測定できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波（Surface Acoustic Wave：以下ＳＡＷと略す）を利用して物理量を検出する弾性表面波センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなセンサの検出方式としては、位相検出方式と（例えば、特許文献１〜５参照）、発振方式とがある（例えば、特許文献６参照）。
【０００３】
位相検出方式のセンサは、例えば、ＳＡＷデバイスと、発振回路と、位相検出回路とを備えており、ＳＡＷデバイスは、例えば、圧電基板と、圧電基板の表面に形成された駆動電極（ＩＤＴ対）および反射器とを有している。
【０００４】
この位相検出方式のセンサの測定原理は次の通りである。発振回路から駆動電極の共振周波数に合わせた励起信号（バースト信号）を送ると、駆動電極によって電気的な信号が機械的な振動に変換され、圧電基板表面にＳＡＷが励起される。駆動電極で励起されたＳＡＷは、圧電基板表面の伝搬路を伝って反射器で反射される。反射されたＳＡＷは駆動電極にて電気信号に変換され、位相検出回路に向けて出力される。そして、このＳＡＷデバイスから位相検出回路に入力した信号と、ＳＡＷの励起時に発振回路から直接位相検出回路に入力した信号とを比較すると、伝搬路の電気的、機械的特性の変化により、ＳＡＷデバイスから出力されるＳＡＷの位相が変化することから、測定したい物理量を位相により検出することができる。
【０００５】
この位相検出方式のセンサは、例えば、ガスセンサ（例えば、特許文献１、２参照）、液体密度センサ（例えば、特許文献３参照）、液体性状センサ（例えば、特許文献４参照）、細胞特性測定装置（例えば、特許文献５参照）などに応用されている。
【０００６】
ガスセンサでは、ガス感応膜を伝搬路にのせることでセンシングしている。選択性のあるガス感応膜であれば、膜がガスを吸着することによって質量効果が生じ、ＳＡＷの伝搬特性が変化することでガスの濃度を検出できる。また、液体性状センサでは、液体を伝搬路にのせることでセンシングしている。液体を伝搬路にのせると、液体の導電率、誘電率、質量、粘度によってＳＡＷの位相、振幅が変化することで、液体性状を検出できる。
【０００７】
一方、発振方式のセンサは、ＳＡＷデバイスと、発振回路とを備え、発振回路で発振したときの発振周波数（ＳＡＷデバイスの共振周波数）の変化から物理量を検出するものである。例えば、ＳＡＷデバイスの伝搬路に歪みが生じると、伝搬路に生じた歪みに応じてＳＡＷデバイスの共振周波数が変化することから、この周波数変化からＳＡＷデバイスが受けた歪みを測定できる。
【０００８】
また、発振方式のセンサでは、ＳＡＷの共振周波数が温度変化によっても大きく変化することから、温度変化による共振周波数の変動をキャンセルするために、２つ以上のＳＡＷデバイスが用いられてきた（例えば、特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２６６８８号公報
【特許文献２】特開２００９−１０９２６１号公報
【特許文献３】特開２００８−２７５５０３号公報
【特許文献４】特開２００８−３０９７７９号公報
【特許文献５】特開２０１０−２９１９３号公報
【特許文献６】特表２００８−５４１１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、従来の位相検出方式のセンサでは、駆動電極の歪みによって共振周波数が変化することにより、励振されるＳＡＷの周波数が変化する場合において、歪みと温度を測定することができなかった。
【００１１】
これは、詳細については後述するが、ＳＡＷデバイスに、測定物の温度や歪みが伝わると、伝搬路だけでなく、駆動電極、反射器に対しても、歪み（膨張もしくは伸縮）が一様に生じるためである。
【００１２】
一方、従来の発振方式のセンサでは、上述の通り、ＳＡＷデバイスが受けた歪みを測定できる。
【００１３】
しかし、従来の発振方式のセンサでは、ＳＡＷの共振周波数が、ＳＡＷデバイスが受けた歪みと温度変化の両方によって変化するため、温度変化による共振周波数の変動をキャンセルするために、２つ以上のＳＡＷデバイスを用いなければならない。例えば、温度変化のみを受ける環境下に一のＳＡＷデバイスを配置し、温度変化と歪みの両方を受ける環境下に他のＳＡＷデバイスを配置しなければならない。
【００１４】
このため、２つ以上のＳＡＷデバイスを用いることで、ＳＡＷデバイスの実装位置や実装工程が複雑となったり、信号処理回路が複雑になったり等の問題があった。
【００１５】
本発明は上記点に鑑みて、１つのＳＡＷデバイスによって、歪みと温度の両方を測定できるＳＡＷセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
歪みおよび温度の測定対象である測定物（２０）の一面（２０１）上に配置され、一部もしくは全部が圧電材料で構成された基板（１０）と、
基板（１０）の上面（１０１）に形成され、弾性表面波を発振もしくは受信する第１電極（１１）と、
基板（１０）の上面（１０１）に形成され、第１電極（１１）から発振された弾性表面波を受信もしくは反射する第２電極（１２）と、
基板（１０）の上面（１０１）のうち第１電極（１１）と第２電極（１２）との間に位置し、第１電極（１１）から第２電極（１２）に向かって弾性表面波が伝搬する伝搬路（１３）と、
第１電極（１１）から発振された弾性表面波の位相と第２電極（１２）で受信もしくは反射した弾性表面波の位相とを検出する位相検出手段（３）と、
第１電極（１１）の共振周波数を検出する周波数検出手段（５）とを備え、
基板（１０）は、下面（１０２）のうち伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）が測定物（２０）に固定され、下面（１０２）のうち第１電極（１１）および第２電極（１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）が測定物（２０）に固定されていないことを特徴とする。
【００１７】
これによれば、基板下面における第１、第２電極および伝搬路の真下に位置する領域のうち、伝搬路の真下に位置する領域のみが測定物に拘束されるので、測定物に歪みが生じると、伝搬路のみに測定物の歪みが伝達する。これは、基板のうち測定物に固定されている範囲は、測定物に拘束されるので、測定物の変形に追随して変形し、基板のうち測定物に固定されていない範囲は、測定物に拘束されていないので、測定物の変形に追随しないからである。
【００１８】
このため、測定物に歪みが生じると、基板上面における第１、第２電極および伝搬路のうち伝搬路のみに歪みが生じるので、第１電極から発振された弾性表面波の位相に対して、第２電極で受信もしくは反射した弾性表面波に位相変化が生じる。このときの位相変化は、測定物の温度変化の影響をほとんど受けない。これは、測定物の温度が変化した場合、第１、第２電極および伝搬路において一様に温度変化が生じるからである。
【００１９】
そこで、本発明のセンサでは、位相検出手段によって検出した第２電極で受信もしくは反射した弾性表面波の位相変化に基づいて、測定物の歪みを測定することができる。
【００２０】
一方、測定物の温度が変化した場合では、弾性表面波の伝搬速度が変化し、また、第１電極の電極間距離が温度変化による伸び（縮み）により、弾性表面波が励起されるときの第１電極の共振周波数が変化する。このときの共振周波数変化は、測定物の歪みの影響を受けない。これは、測定物に歪みが生じると、基板上面における第１、第２電極および伝搬路のうち伝搬路のみに歪みが生じ、伝搬路の歪みは共振周波数に影響しないからである。
【００２１】
そこで、周波数検出手段によって検出した共振周波数の変化に基づいて、測定物の温度を測定することができる。
【００２２】
このように、本発明によれば、１つのＳＡＷデバイスによって、歪みと温度の両方を測定できる。
【００２３】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、基板（１０）は、下面（１０２）のうち第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）が、下面（１０２）のうち伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）よりも凹んでいる形状であり、下面（１０２）のうち伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）が、接合材（３０）により、測定物（２０）に接合されていることを特徴とする。
【００２４】
基板をこのような形状とすることで、請求項１に記載の基板と測定物の固定構造を実現できる。
【００２５】
請求項２に記載の発明においては、さらに、請求項３に記載のように、基板（１０）は、下面（１０２）のうち伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）に、凹凸（１４、１５）が形成されていることが好ましい。これにより、基板と測定物の接合強度を向上できるからである。
【００２６】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、測定物（２０）は、一面（２０１）のうち第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（２０１ｂ、２０１ｃ）が、一面（２０１）のうち伝搬路（１３）の真下に位置する領域（２０１ａ）よりも凹んでいる形状であり、一面（２０１）のうち伝搬路（１３）の真下に位置する領域（２０１ａ）が、接合材（３０）により、基板（１０）に接合されていることを特徴とする。
【００２７】
測定物をこのような形状とすることで、請求項１に記載の基板と測定物の固定構造を実現できる。
【００２８】
請求項４に記載の発明においては、さらに、請求項５に記載のように、基板（１０）は、下面（１０２）のうち第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）が、下面（１０２）のうち伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）よりも突出した形状であることが好ましい。
【００２９】
これにより、ＳＡＷデバイスを測定物に実装するとき、基板下面の突出形状部を、測定物の一面の凹形状部に入れるように配置すれば良く、測定物に対するＳＡＷデバイスの位置決めが容易となるからである。
【００３０】
請求項６に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、基板（１０）の下面（１０２）における第１、第２電極（１１、１２）および伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ａ）のうち伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）のみと測定物（２０）との間に、接合材（３０）が配置されていることを特徴とする。
【００３１】
このように、基板下面における伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）のみに、接合材を配置することで、基板下面と測定物の一面とが平坦面であっても、請求項１に記載の基板と測定物の固定構造を実現できる。
【００３２】
請求項６に記載の発明においては、基板（１０）の下面（１０２）のうち第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）と測定物（２０）との間に空間が形成されていても良く、請求項７に記載のように、基板（１０）と測定物（２０）とを接合しないシート状の非接合材（６０）が配置されていても良い。
【００３３】
請求項８に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、基板（１０）の下面（１０２）における第１、第２電極（１１、１２）および伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ａ）のうち、伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）のみが、介在物（４０）に接合材（３０）により接合され、
介在物（４０）が接合材（３０）により測定物（２０）に接合されていることを特徴とする。
【００３４】
このように、介在物を用いることで、基板下面と測定物の一面とが平坦面であっても、請求項１に記載の基板と測定物の固定構造を実現できる。
【００３５】
請求項９に記載の発明では、請求項２〜６、８のいずれか１つに記載の発明において、基板（１０）の下面（１０２）のうち第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）と測定物（２０）との間に、ゲル状部材（５０）が配置されていることを特徴とする。
【００３６】
これによれば、ゲル状部材が配置されておらず、空間となっている場合と比較して、基板の揺れを低減でき、基板のうち第１、第２電極が形成されている部分に生じる揺れを抑制でき、揺れによる基板や接合部の不具合の発生を抑制できる。
【００３７】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】（ａ）は第１実施形態におけるセンサ全体の概略構成を示す図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’線断面図である。
【図２】比較例１のセンサにおけるＳＡＷデバイスと測定物の断面図である。
【図３】比較例１のＳＡＷデバイスでの定常状態のときと基板全体に歪みが生じたときのＳＡＷの模式図である。
【図４】比較例１のＳＡＷデバイスでの定常状態のときと基板に温度変化が生じたときのＳＡＷの模式図である。
【図５】第１実施形態のＳＡＷデバイスでの定常状態のとき、基板に温度変化が生じたとき、基板に温度変化と歪みが生じたときの基板上面を伝搬するＳＡＷの模式図である。
【図６】（ａ）は第２実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図７】（ａ）は第３実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＣ−Ｃ’線断面図である。
【図８】（ａ）は第４実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＤ−Ｄ’線断面図である。
【図９】（ａ）は第５実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＥ−Ｅ’線断面図である。
【図１０】（ａ）は第６実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＦ−Ｆ’線断面図である。
【図１１】（ａ）は第７実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＧ−Ｇ’線断面図である。
【図１２】（ａ）は第８実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＨ−Ｈ’線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００４０】
（第１実施形態）
図１（ａ）に本実施形態におけるセンサ全体の概略構成を示し、図１（ｂ）に図１（ａ）中のＡ−Ａ’線断面図を示す。
【００４１】
図１（ａ）に示すように、本実施形態のセンサは、ＳＡＷデバイス１と、発振回路２と、位相検出回路３と、切り替えスイッチ４と、周波数カウンタ５とを備えている。
【００４２】
ＳＡＷデバイス１は、ＳＡＷを利用した素子であり、基板１０と、基板１０の表面上に形成された駆動電極１１と、基板１０の表面上に形成された反射器１２とを備えている。
【００４３】
基板１０は、全部が圧電材料で構成された圧電基板であり、基板１０として一般的な圧電材料で構成された圧電基板を採用することができる。
【００４４】
駆動電極１１は、ＳＡＷを発振（励起）および受信する第１電極であり、一対の櫛歯電極が向かい合うとともに、各櫛歯電極の櫛歯が交互に配置されたものである。
【００４５】
反射器１２は、駆動電極１１から発振されたＳＡＷを反射する第２電極であり、複数の直線状の電極が平行に配置されたものである。
【００４６】
発振回路２は、ＳＡＷデバイス１にＳＡＷを励起させるための回路であり、駆動電極１１に励起信号（バースト信号）を送信する。発振回路２としては、一般的なものを採用することができる。
【００４７】
位相検出回路３は、駆動電極１１によって励起されるＳＡＷの位相や、反射器１２で反射されたＳＡＷの位相を検出する位相検出手段である。位相検出回路３は、発振回路２から信号が入力されるとともに、切り替えスイッチ４を介して、ＳＡＷデバイス１から出力されたＳＡＷの信号が入力されるようになっている。位相検出回路３としては、一般的なものを採用することができる。
【００４８】
切り替えスイッチ４は、発信回路２とＳＡＷデバイス１とが電気的に接続された常態と、位相検出回路３とＳＡＷデバイス１とが電気的に接続された常態とを切り替える切り替え手段である。
【００４９】
周波数カウンタ５は、ＳＡＷの周波数、すなわち、ＳＡＷデバイス１の共振周波数を検出する共振周波数検出手段である。本実施形態では、所定時間間隔で、ＳＡＷデバイス１から出力されたＳＡＷの周波数を計測する。
【００５０】
ここで、図１（ｂ）に示すように、ＳＡＷデバイス１は、測定物２０の一面２０１上に配置される。測定物２０は、歪みと温度の測定対象であり、例えば、圧力を測定する場合であれば、圧力を受けて歪む金属製のダイアフラム部である。
【００５１】
図１（ｂ）中の矢印のように、測定物２０の一面２０１を基準として、一面２０１に近い側を下、一面２０１から遠い側を上とすると、ＳＡＷデバイス１の基板１０において、測定物２０の一面２０１に近い側の面が下面１０２であり、測定物２０の一面２０１に遠い側の面が上面１０１である。
【００５２】
ＳＡＷデバイス１の駆動電極１１および反射器１２は、基板１０の上面１０１に形成されている。また、基板１０の上面１０１のうち、駆動電極１１と反射器１２との間に位置し、駆動電極１１から反射器１２に向かってＳＡＷが伝搬する領域が伝搬路１３である。なお、伝搬路１３は、基板１０の上面１０１のうち駆動電極１１と反射器１２とが形成された位置を含まない。
【００５３】
そして、基板１０の下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａが測定物２０の一面２０１に固定され、基板１０の下面１０２のうち駆動電極１１の真下に位置する領域１０２ｂおよび反射器１２の真下に位置する領域１０２ｃが測定物２０の一面２０１に固定されていない。
【００５４】
具体的には、基板１０は、下面１０２のうち駆動電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃが、下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａよりも凹んでいる形状であり、図１（ｂ）に示すように、基板全体がＴ字の断面形状となっている。このような基板形状は、例えば、下面１０２の全域が平坦な基板１０に対して、下面１０２のうち駆動電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃを、半導体製造技術として一般に用いられるエッチングにより、除去することで実現される。
【００５５】
そして、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａが、接合材３０により、測定物２０の一面１０２に接合されている。接合材３０としては、例えば、低融点ガラスや接着剤等を用いることが可能である。
【００５６】
一方、基板下面１０２のうち駆動電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃは、空間を介して、測定物２０の一面１０２に対向している。なお、測定物２０の一面２０１は基板１０に対向する全領域が平坦面である。
【００５７】
このように、本実施形態では、基板１０の形状によって、追加部品無しで、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみが測定物２０の一面２０１に固定された構造を実現している。
【００５８】
また、基板１０をこのような形状とすることで、例えば、測定物２０の一面２０１に接合材３０を配置し、その上に基板１０を搭載することで、ＳＡＷデバイス１と測定物２０とを接合できる。
【００５９】
本実施形態のセンサは、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみが測定物２０の一面２０１に固定された構造であるので、ＳＡＷデバイス１に測定物２０の歪みが伝わると、基板上面１０１のうち伝搬路１３のみに歪みが生じるため、後述の通り、駆動電極１１から励起されたＳＡＷの位相に対して、反射器１２で反射されたＳＡＷの位相が変化する。そこで、本実施形態のセンサでは、反射器１２で反射されたＳＡＷの位相変化から、測定物２０の歪みを測定する。
【００６０】
具体的には、スイッチ４を発振回路２と駆動電極１１とを電気的に接続した状態として、発振回路２から駆動電極１１の共振周波数に合わせた励起信号を送ると、駆動電極１１によって圧電基板表面にＳＡＷが励起される。このとき、位相検出回路３に対しても発振回路２から電気信号が出力される。そして、駆動電極１１で励起されたＳＡＷは、伝搬路１３を伝って反射器１２で反射され、駆動電極１１で受信されるので、スイッチ４を切り替えて、位相検出回路３と駆動電極１１とを電気的に接続した状態とする。これにより、反射器１２で反射されたＳＡＷは駆動電極１１にて電気信号に変換され、位相検出回路３に向けて出力される。発振回路２から位相検出回路３に入力された信号と、駆動電極１１から位相検出回路３に入力された信号とに基づいて、駆動電極１１で励起されたＳＡＷの位相に対する反射器１２で反射されたＳＡＷの位相の変化量を検出することで、測定物２０の歪み量を測定することができる。
【００６１】
また、ＳＡＷデバイス１に温度変化が生じると、後述の通り、温度変化の前後で、駆動電極１１で励起されるＳＡＷの共振周波数が変化する。そこで、本実施形態のセンサでは、周波数カウンタ５が検出した周波数を、ある温度での基準周波数と比較したり、周波数カウンタ５が検出した複数の周波数同士を比較したりすることにより、駆動電極１１で励起されるＳＡＷの共振周波数の変化量を検出し、この周波数変化量に基づいて、測定物２０の温度を測定することができる。
【００６２】
なお、位相変化量の算出や、位相変化量からの測定物２０の歪み量の算出は、歪み量算出手段としての図示しない演算回路にて実行され、共振周波数の変化量の算出や、共振周波数の変化量からの温度の算出は、温度算出手段としての図示しない演算回路にて実行される。
【００６３】
次に、本実施形態のセンサの歪みと温度の測定原理について説明する。
【００６４】
まず、図２に、比較例１のセンサにおけるＳＡＷデバイスと測定物の断面図を示す。また、図３に比較例１のＳＡＷデバイスでの定常状態のときと基板全体に歪みが生じたときの基板上面を伝搬するＳＡＷの模式図を示し、図４に比較例１のＳＡＷデバイスでの定常状態のときと基板に温度変化が生じたときの基板上面を伝搬するＳＡＷの模式図を示す。
【００６５】
図２に示すように、比較例１のセンサは、ＳＡＷデバイス１の基板下面１０２全域が測定物２０の一面２０１に固定されたものである。
【００６６】
このため、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、比較例１のＳＡＷデバイス１に、測定物２０の歪みが伝わると、基板上面１０１の駆動電極１１、伝搬路１３および反射器１２が形成された領域１０１ｂ、１０１ａ、１０１ｃの全域において、一様に歪みが生じるため、次の数１、２からわかるように、定常状態と比較して、反射器１２に到達するＳＡＷの位相は変化しない。
【００６７】
すなわち、図３（ａ）に示すように、定常状態の場合、反射器１２に到達するＳＡＷの位相θは、数１に示すように、伝搬路長さＬを波長λで割ったときの小数点以下の値で決まる。
【００６８】
【数１】
θは、反射器１２の位置で計測されるＳＡＷの位相[deg]であり、λは励起されたＳＡＷの波長[m]であり、Ｌは伝搬路の長さ[m]である。
【００６９】
これに対して、図３（ｂ）に示すように、基板上面１０１の全域に一様に歪みが生じた場合であって、基板１０に温度変化が生じていない場合では、ＳＡＷの波長と伝搬路長さとが同じ変化率εにて変化するため、反射器１２に到達するＳＡＷの位相θは、数２に示すように、変化しない。
【００７０】
【数２】
εは、歪みによる変化率である。
【００７１】
また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、比較例１のＳＡＷデバイス１に、温度変化が生じた場合も、基板上面１０１の駆動電極１１、伝搬路１３および反射器１２が形成された領域１０１ｂ、１０１ａ、１０１ｃの全域が温度変化して一様に歪みが生じるため、次の数３、４、５からわかるように、定常状態と比較して、駆動電極１１で励起されるＳＡＷの共振周波数は変化するが、反射器１２に到達するＳＡＷの位相は変化しない。
【００７２】
すなわち、図４（ａ）に示すように、定常状態の場合、駆動電極１１で励起されるＳＡＷの共振周波数ｆは、数３に示すように、音速Ｖと波長λで決まる。
【００７３】
【数３】
ｆは駆動電極１１で励起されるＳＡＷの共振周波数[Hz]であり、Ｖは音速（ＳＡＷの伝搬速度）[m/s]である。
【００７４】
これに対して、図４（ｂ）に示すように、基板１０に温度変化が生じた場合であって、基板１０に歪みが生じていない場合では、音速と波長が、それぞれ、変化するため、数４に示すように、共振周波数ｆは変化するが、数５に示すように、反射器１２に到達するＳＡＷの位相θは、音速の影響を受けないため変化しない。
【００７５】
【数４】
【００７６】
【数５】
Ｔは温度[℃]であり、αは基板１０の線膨張係数[ppm/℃]であり、βはＳＡＷの伝搬速度の温度特性[ppm/℃]である。
【００７７】
図５に、本実施形態のＳＡＷデバイスでの定常状態のとき、基板に温度変化が生じたとき、基板に温度変化と歪みが生じたときの基板上面を伝搬するＳＡＷの模式図を示す。
【００７８】
これに対して、本実施形態のセンサでは、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１０に温度変化が生じた場合であって、基板に歪みが生じていない場合では、比較例１と同様に、数４、５に示すように、定常状態と比較して、駆動電極１１で励起されるＳＡＷの共振周波数は変化するが、反射器１２に到達するＳＡＷの位相は、音速の影響を受けないため変化しない。
【００７９】
しかし、図５（ｃ）に示すように、基板１０に温度変化が生じるとともに、基板１０に測定物２０の歪みが伝わると、基板上面１０１の駆動電極１１、伝搬路１３および反射器１２が形成された領域１０１ｂ、１０１ａ、１０１ｃのうち、伝搬路１３の形成領域１０１ａのみに歪みが生じるため、次の数６に示す通り、定常状態と比較して、反射器１２に到達するＳＡＷの位相θ（Ｔ，ΔＬ）が変化する。このときのＳＡＷの位相変化量Δθ（Ｔ，ΔＬ）は、次の数７で表すことができる。
【００８０】
【数６】
【００８１】
【数７】
Δθは反射器の位置で計測されるＳＡＷの位相の変化量[deg]であり、ΔＬは歪みによる伝搬路長さの変化量[m]である。
【００８２】
ちなみに、数７に示すように、ＳＡＷの位相変化量Δθ（Ｔ，ΔＬ）には、温度Ｔが含まれているが、温度Ｔの影響は代表的な圧電材料であるLiNbO3においてα＝15.4ppm/℃であり、1と比べて非常に小さいものであるので、ＳＡＷの位相変化量から測定物２０の歪みを算出したときの誤差は非常に小さいものである。したがって、ＳＡＷの位相変化量は、温度変化の影響がほとんどないと言える。
【００８３】
したがって、１つのＳＡＷデバイス１におけるＳＡＷの位相変化に基づいて測定物２０の歪みを測定することができる。
【００８４】
また、基板１０に温度変化が生じるとともに、伝搬路１３のみに歪みが生じた場合、数４に示すように、共振周波数は、伝搬路１３の歪みの影響を受けないので、１つのＳＡＷデバイスの共振周波数変化に基づいて測定物２０の温度を測定することができる。
【００８５】
ちなみに、駆動電極１１に歪みが生じると、駆動電極１１の電極間隔が変化し、共振周波数が変化するが、本実施形態のセンサでは、測定物２０の歪みは、駆動電極１１や反射器１２に伝わらないので、ＳＡＷデバイスの共振周波数は、温度変化によって変化し、歪みの影響を受けない。
【００８６】
このような理由により、本実施形態のセンサによれば、１つのＳＡＷデバイス１によって、歪みと温度の両方を測定することができる。
【００８７】
なお、図１（ｂ）では、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａの全域ではなく一部が測定物２０に固定されているが、駆動電極１１、反射器１２には歪みが伝搬せず、伝搬路１３のみに歪みが伝搬するためには、図１（ｂ）のように、基板下面１０２の伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａの少なくとも一部が固定され、基板下面１０２の駆動電極１１、反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃの全域が固定されない構造とすれば良い。
【００８８】
（第２実施形態）
図６（ａ）に本実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図を示し、図６（ｂ）に図６（ａ）中のＢ−Ｂ’線断面図を示す。
【００８９】
本実施形態は、第１実施形態の図１（ｂ）に示すＳＡＷデバイス１に対して、図６（ｂ）に示すように、基板１０の接合面１０２ａに凹凸１４、１５を設けた点が異なるものであり、以下では、第１実施形態と異なる点を説明する。
【００９０】
具体的には、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａに、凸部１４と凹部１５とが交互に複数形成されている。この凹凸１４、１５は、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａをエッチングして複数の凹部１５を形成することで形成可能である。
【００９１】
ちなみに、この複数の凹部１５の形成のためのエッチングを、第１実施形態での説明の通り、下面１０２のうち駆動電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃが、下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａよりも凹んでいる形状とするためのエッチングと同時に行うことで、製造工程を簡略化することができる。
【００９２】
このように、基板１０の接合面１０２ａに凹凸１４、１５を設けることで、基板１０の接合面１０２ａの接合面積を拡大でき、接合強度を向上させることができる。
【００９３】
（第３実施形態）
図７（ａ）に本実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図を示し、図７（ｂ）に図７（ａ）中のＣ−Ｃ’線断面図を示す。
【００９４】
本実施形態は、第１実施形態の図１（ｂ）に示すＳＡＷデバイス１に対して、図７（ｂ）に示すように、基板１０と測定物２０との接合部に介在物を介在させた点が第１実施形態と異なり、以下では、第１実施形態と異なる点を説明する。
【００９５】
具体的には、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａと、測定物２０の一面２０１との間に所定厚さの金属板４０を配置し、接合材３０により、金属板４０を基板１０と測定物２０のそれぞれに接合している。
【００９６】
金属板４０は、基板１０と測定物２０の間の熱膨張係数を持つものであり、例えば、基板１０がLiNbO3（15.4ppm/℃）であり、測定物２０がSUS304（17.3ppm/℃）であるとき、金属板４０として、銅（16.5ppm/℃）、18-8クロムニッケル鋼（16.7ppm/℃）製のものを採用する。
【００９７】
基板１０と測定物２０の間の熱膨張係数差が大きい場合、温度変化が繰り返されることで、基板１０と測定物２０との接合部に歪みが生じ、基板１０と測定物２０との接合がとれてしまうところ、本実施形態によれば、基板１０と測定物２０との接合部に生じる歪みを低減でき、基板１０と測定物２０との接合を確保することができる。
【００９８】
（第４実施形態）
図８（ａ）に本実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図を示し、図８（ｂ）に図８（ａ）中のＤ−Ｄ’線断面図を示す。
【００９９】
本実施形態は、第１実施形態の図１（ｂ）に示すＳＡＷデバイス１に対して、図８（ｂ）に示すように、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃと測定物２０の一面２０１との間に、ゲル状部材５０を配置している。
【０１００】
ここで、第１実施形態のように、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃと測定物２０の一面２０１との間に空間が形成されている場合では、ＳＡＷデバイス１にある周波数の上下振動が伝わると、基板１０のうち櫛歯電極１１および反射器１２が形成されている部分が片持ち梁構造であるため、場合によっては共振が生じ、この揺れによって、基板１０が破壊されたり、基板１０と測定物２０との接合がとれたりする等の不具合が発生してしまう。
【０１０１】
これに対して、本実施形態によれば、ゲル状部材５０によって、基板１０のうち櫛歯電極１１および反射器１２が形成されている部分の揺れを抑制でき、揺れによる不具合の発生を抑制できる。
【０１０２】
また、このようにしても、測定物２０に歪みが発生したとき、ゲル状部材５０が変形することで、櫛歯電極１１、反射器１２に測定物２０の歪みは伝わらず、伝搬路１３のみに測定物２０の歪みが伝わることで、測定物２０の歪みを測定することができる。このため、ゲル状部材５０は、基板１０に接着するものであっても良い。なお、ゲル状部材５０は、例えば、ＳＡＷデバイス１と測定物２０とを接合した後に、ＳＡＷデバイス１と測定物２０との間に注入される。
【０１０３】
（第５実施形態）
図９（ａ）に本実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図を示し、図９（ｂ）に図９（ａ）中のＥ−Ｅ’線断面図を示す。
【０１０４】
第１実施形態では、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみが測定物２０の一面２０１に固定された構造を、基板１０の形状によって実現したが、本実施形態は、基板１０と測定物２０との間に介在物を配置することによって実現するものである。以下では、第１実施形態と異なる点を説明する。
【０１０５】
具体的には、図９（ｂ）に示すように、基板下面１０２は全域が平坦面であり、測定物２０の一面２０１も基板１０に対向する全領域が平坦面である。そして、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａと、測定物２０の一面２０１との間に所定厚さの金属板４０を配置し、接合材３０により、金属板４０を基板１０と測定物２０のそれぞれに接合している。
【０１０６】
この金属板４０の基板下面１０２と平行な方向での大きさは、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａと同等以下である。これにより、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃと測定物２０の一面２０１との間に空間が形成されている。
【０１０７】
本実施形態によれば、基板１０、測定物２０のどちらも、加工しなくても、従来のＳＡＷデバイスと測定物との実装構造に対して金属板４０を追加すれば良いので、基板１０、測定物２０のどちらかを加工して、両者を実装する場合と比較して、実装コストを低減できる。
【０１０８】
また、金属板４０は、第３実施形態で説明した金属板４０と同様に、基板１０と測定物２０の間の熱膨張係数を持つものである。これにより、基板１０と測定物２０との熱膨張係数の違いによる接合部に生じる歪みを低減でき、接合を確保することができる。
【０１０９】
なお、本実施形態では、介在物として金属板４０を用いたが、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみが測定物２０の一面２０１に固定された構造を実現するという観点では、介在物として金属以外の材料で構成されたものを採用しても良い。
【０１１０】
（第６実施形態）
図１０（ａ）に本実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図を示し、図１０（ｂ）に図１０（ａ）中のＦ−Ｆ’線断面図を示す。
【０１１１】
本実施形態は、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみが測定物２０の一面２０１に固定された構造を、基板と測定物とを接合しない非接合材を用いて実現するものである。以下では、第１実施形態と異なる点を説明する。
【０１１２】
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、基板下面１０２と測定物２０の一面２０１との間に非接合部材としての潤滑シート６０を配置している。潤滑シート６０は、滑らかなシート状のものであり、例えば、テフロン（登録商標）製のものである。
【０１１３】
潤滑シート６０は開口部６１を有しており、この開口部６１が基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみに対向している。そして、この開口部６１に接合材３０が配置されており、接合材３０によって、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみが測定物２０に接合されている。
【０１１４】
一方、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃと測定物２０との間には、潤滑シート６０が配置されていることにより、両者は接合されていない。
【０１１５】
本実施形態では、例えば、測定物２０の一面２０１上に潤滑シート６０を配置し、潤滑シート６０の開口部６１に接合材３０を塗布する。その後、測定物２０の一面２０１上にＳＡＷデバイス１を搭載することで、測定物２０とＳＡＷデバイス１とを接合する。
【０１１６】
本実施形態によれば、基板１０、測定物２０のどちらも加工しなくても、ＳＡＷデバイス１と測定物２０との実装の際に、潤滑シート６０を用いるだけで良いので、基板１０、測定物２０のどちらかを加工して、両者を実装する場合と比較して、実装コストを低減できる。
【０１１７】
なお、潤滑シート６０は、基板１０と測定物２０の接合後に除去しても良く、基板１０と測定物２０の接合後に除去することなく、そのまま配置しておいても良い。
【０１１８】
接合後に潤滑シート６０を除去する場合、基板１０と測定物２０の実装工程において、潤滑シート６０を再利用することができ、実装コストを低減できる。
【０１１９】
一方、潤滑シート６０を除去しない場合、基板下面１０２の駆動電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃと測定物２０との間に、潤滑シート６０が配置された実装構造となる。このため、第４実施形態と同様に、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃと測定物２０の一面２０１との間に空間が形成されている場合と比較して、基板１０のうち櫛歯電極１１および反射器１２が形成されている部分に生じる揺れを抑制できる。
【０１２０】
（第７実施形態）
図１１（ａ）に本実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図を示し、図１１（ｂ）に図１１（ａ）中のＧ−Ｇ’線断面図を示す。
【０１２１】
本実施形態は、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみが測定物２０の一面２０１に固定された構造を、測定物２０の形状により実現するものである。以下では、第１実施形態と異なる点を説明する。
【０１２２】
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、測定物２０は、一面２０１のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域２０１ｂ、２０１ｃが、一面２０１のうち伝搬路１３の真下に位置する領域２０１ａよりも凹んでいる形状である。
【０１２３】
このような測定物２０の形状は、測定物２０の一面２０１のうち、櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域２０１ｂ、２０１ｃをくり抜く等の加工を行って、測定物２０の一面２０１に凹部２１、２２を形成することにより実現される。
【０１２４】
そして、測定物２０の一面２０１のうち伝搬路１３の真下に位置する領域２０１ａが、接合材３０により、基板下面１０２に接合されている。
【０１２５】
一方、測定物２０の一面２０１のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域２０１ｂ、２０１ｃは、空間を介して、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃに対向している。なお、基板下面１０２は全域が平坦面である。
【０１２６】
本実施形態では、測定物２０をこのような形状とすることで、追加部品無しで、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみが測定物２０の一面２０１に固定された構造を実現できる。
【０１２７】
また、微小なＳＡＷデバイス１の基板１０を加工するより、本実施形態のように、ＳＡＷデバイス２０よりも大きな測定物２０の一面２０１を加工する方が容易に加工できる。
【０１２８】
また、本実施形態のように、測定物２０の一面２０１のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域２０１ｂ、２０１ｃを凹部２１、２２とすることで、図１１（ａ）からわかるように、この凹部２１、２２がＳＡＷデバイス１の配置場所を示す印となり、ＳＡＷデバイス１を測定物２０の一面２０１に搭載するときの位置合わせが容易となる。したがって、ＳＡＷの伝搬方向、図１１（ａ）、（ｂ）の左右方向において、凹部２１、２２の外周端を、それぞれ、基板１０の両端部に対して一致もしくは若干外側に位置させることが好ましい。
【０１２９】
なお、図１１（ｂ）に示すように、基板１０の膨張時における基板１０と測定物２０との干渉を防止するという観点では、クリアランスＣ１を設けておくことが好ましい。クリアランスＣ１は、使用温度範囲、基板１０と測定物２０の熱膨張係数差、基板１０のうち接合されていない部分の距離Ｌ１により規定される。
【０１３０】
（第８実施形態）
図１２（ａ）に本実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図を示し、図１２（ｂ）に図１２（ａ）中のＨ−Ｈ’線断面図を示す。
【０１３１】
本実施形態は、第７実施形態の図１１（ｂ）に示すＳＡＷデバイス１に対して、図１２（ｂ）に示すように、さらに、基板１０の形状を変更したものである。
【０１３２】
具体的には、ＳＡＷデバイス１の基板１０において、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃが、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａよりも突出した形状としている。
【０１３３】
この形状は、例えば、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａをエッチング等の加工により、除去することで形成される。このとき、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａの深さは、測定物２０の凹部２１、２２の深さよりも浅くなっている。
【０１３４】
これにより、本実施形態によれば、ＳＡＷデバイス１と測定物２０とを実装する際に、基板下面１０２の凸部１０２ｂ、１０２ｃを、測定物２０の一面２０１の凹部２１、２２に入れることで、測定物２０に対するＳＡＷデバイス１の位置が決まるので、ＳＡＷデバイス１の位置決めが容易である。
【０１３５】
なお、本実施形態においても、図１２（ｂ）に示すように、基板１０の膨張時における基板１０と測定物２０との干渉を防止するという観点より、クリアランスＣ１、Ｃ２を設けておくことが好ましい。クリアランスＣ１、Ｃ２は、使用温度範囲、基板１０と測定物２０の熱膨張係数差、基板１０のうち接合されていない部分の距離Ｌ１により規定される。
【０１３６】
（第９実施形態）
本実施形態は、第８実施形態で説明したＳＡＷデバイス１および測定物２０に対して、凹形状と凸形状とを入れ替えたものである。
【０１３７】
すなわち、図示しないが、測定物２０は、図１２（ｂ）の測定物２０とは反対に、一面２０１のうち伝搬路１３の真下に位置する領域２０１ａが、一面２０１のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域２０１ｂ、２０１ｃよりも凹んでいる形状である。
【０１３８】
一方、ＳＡＷデバイス１の基板１０は、図１２（ｂ）の基板１０とは反対に、第１実施形態と同様の形状であり、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａが、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃよりも突出した形状である。
【０１３９】
このようにしても、第８実施形態と同様に、ＳＡＷデバイス１と測定物２０とを実装する際に、基板下面１０２の凸部を、測定物２０の一面２０１の凹部に入れることで、測定物２０に対するＳＡＷデバイス１の位置が決まるので、ＳＡＷデバイス１の位置決めが容易である。
【０１４０】
（他の実施形態）
（１）上述の各実施形態では、基板１０として、全部が圧電材料で構成されたものを用いたが、支持基板上に圧電材料で構成された圧電薄膜が形成された場合のように、一部が圧電材料で構成されたものを用いても良い。
【０１４１】
（２）上述の各実施形態では、ＳＡＷデバイス１は反射器１２でＳＡＷを反射し、駆動電極１１でその反射したＳＡＷを受信していたが、反射器１２の代わりに、駆動電極１１からのＳＡＷを受信する受信用電極を用いても良い。この場合、駆動電極１１がＳＡＷを発振する第１電極であり、受信用電極がＳＡＷを受信する第２電極である。
【０１４２】
（３）上述の各実施形態を実施可能な範囲で組み合わせても良い。例えば、第４実施形態で用いたゲル状部材５０を、第２、３、５〜９実施形態において、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃと測定物２０の一面２０１との間の隙間に、ゲル状部材５０を配置しても良い。
【符号の説明】
【０１４３】
１ ＳＡＷデバイス（弾性表面波センサ）
３ 位相検出回路（位相検出手段）
５ 周波数カウンタ（周波数検出手段）
１０ 基板
１０１ 基板上面
１０２ 基板下面
１０２ａ 基板下面のうち伝搬路の真下に位置する領域
１０２ｂ 基板下面のうち駆動電極（第１電極）の真下に位置する領域
１０２ｃ 基板下面のうち反射器（第２電極）の真下に位置する領域
１１ 駆動電極（第１電極）
１２ 反射器（第２電極）
１３ 伝搬路
２０ 測定物
２０１ 測定物の一面
２０１ａ 測定物の一面のうち伝搬路の真下に位置する領域
２０１ｂ 測定物の一面のうち駆動電極（第１電極）の真下に位置する領域
２０１ｃ 測定物の一面のうち反射器（第２電極）の真下に位置する領域
３０ 接合材
４０ 金属板（介在物）
５０ ゲル状部材
６０ 潤滑シート（シート状の非接合材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波（Surface Acoustic Wave：以下ＳＡＷと略す）を利用して物理量を検出する弾性表面波センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなセンサの検出方式としては、位相検出方式と（例えば、特許文献１〜５参照）、発振方式とがある（例えば、特許文献６参照）。
【０００３】
位相検出方式のセンサは、例えば、ＳＡＷデバイスと、発振回路と、位相検出回路とを備えており、ＳＡＷデバイスは、例えば、圧電基板と、圧電基板の表面に形成された駆動電極（ＩＤＴ対）および反射器とを有している。
【０００４】
この位相検出方式のセンサの測定原理は次の通りである。発振回路から駆動電極の共振周波数に合わせた励起信号（バースト信号）を送ると、駆動電極によって電気的な信号が機械的な振動に変換され、圧電基板表面にＳＡＷが励起される。駆動電極で励起されたＳＡＷは、圧電基板表面の伝搬路を伝って反射器で反射される。反射されたＳＡＷは駆動電極にて電気信号に変換され、位相検出回路に向けて出力される。そして、このＳＡＷデバイスから位相検出回路に入力した信号と、ＳＡＷの励起時に発振回路から直接位相検出回路に入力した信号とを比較すると、伝搬路の電気的、機械的特性の変化により、ＳＡＷデバイスから出力されるＳＡＷの位相が変化することから、測定したい物理量を位相により検出することができる。
【０００５】
この位相検出方式のセンサは、例えば、ガスセンサ（例えば、特許文献１、２参照）、液体密度センサ（例えば、特許文献３参照）、液体性状センサ（例えば、特許文献４参照）、細胞特性測定装置（例えば、特許文献５参照）などに応用されている。
【０００６】
ガスセンサでは、ガス感応膜を伝搬路にのせることでセンシングしている。選択性のあるガス感応膜であれば、膜がガスを吸着することによって質量効果が生じ、ＳＡＷの伝搬特性が変化することでガスの濃度を検出できる。また、液体性状センサでは、液体を伝搬路にのせることでセンシングしている。液体を伝搬路にのせると、液体の導電率、誘電率、質量、粘度によってＳＡＷの位相、振幅が変化することで、液体性状を検出できる。
【０００７】
一方、発振方式のセンサは、ＳＡＷデバイスと、発振回路とを備え、発振回路で発振したときの発振周波数（ＳＡＷデバイスの共振周波数）の変化から物理量を検出するものである。例えば、ＳＡＷデバイスの伝搬路に歪みが生じると、伝搬路に生じた歪みに応じてＳＡＷデバイスの共振周波数が変化することから、この周波数変化からＳＡＷデバイスが受けた歪みを測定できる。
【０００８】
また、発振方式のセンサでは、ＳＡＷの共振周波数が温度変化によっても大きく変化することから、温度変化による共振周波数の変動をキャンセルするために、２つ以上のＳＡＷデバイスが用いられてきた（例えば、特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２６６８８号公報
【特許文献２】特開２００９−１０９２６１号公報
【特許文献３】特開２００８−２７５５０３号公報
【特許文献４】特開２００８−３０９７７９号公報
【特許文献５】特開２０１０−２９１９３号公報
【特許文献６】特表２００８−５４１１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、従来の位相検出方式のセンサでは、駆動電極の歪みによって共振周波数が変化することにより、励振されるＳＡＷの周波数が変化する場合において、歪みと温度を測定することができなかった。
【００１１】
これは、詳細については後述するが、ＳＡＷデバイスに、測定物の温度や歪みが伝わると、伝搬路だけでなく、駆動電極、反射器に対しても、歪み（膨張もしくは伸縮）が一様に生じるためである。
【００１２】
一方、従来の発振方式のセンサでは、上述の通り、ＳＡＷデバイスが受けた歪みを測定できる。
【００１３】
しかし、従来の発振方式のセンサでは、ＳＡＷの共振周波数が、ＳＡＷデバイスが受けた歪みと温度変化の両方によって変化するため、温度変化による共振周波数の変動をキャンセルするために、２つ以上のＳＡＷデバイスを用いなければならない。例えば、温度変化のみを受ける環境下に一のＳＡＷデバイスを配置し、温度変化と歪みの両方を受ける環境下に他のＳＡＷデバイスを配置しなければならない。
【００１４】
このため、２つ以上のＳＡＷデバイスを用いることで、ＳＡＷデバイスの実装位置や実装工程が複雑となったり、信号処理回路が複雑になったり等の問題があった。
【００１５】
本発明は上記点に鑑みて、１つのＳＡＷデバイスによって、歪みと温度の両方を測定できるＳＡＷセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
歪みおよび温度の測定対象である測定物（２０）の一面（２０１）上に配置され、一部もしくは全部が圧電材料で構成された基板（１０）と、
基板（１０）の上面（１０１）に形成され、弾性表面波を発振もしくは受信する第１電極（１１）と、
基板（１０）の上面（１０１）に形成され、第１電極（１１）から発振された弾性表面波を受信もしくは反射する第２電極（１２）と、
基板（１０）の上面（１０１）のうち第１電極（１１）と第２電極（１２）との間に位置し、第１電極（１１）から第２電極（１２）に向かって弾性表面波が伝搬する伝搬路（１３）と、
第１電極（１１）から発振された弾性表面波の位相と第２電極（１２）で受信もしくは反射した弾性表面波の位相とを検出する位相検出手段（３）と、
第１電極（１１）の共振周波数を検出する周波数検出手段（５）とを備え、
基板（１０）は、下面（１０２）のうち伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）が測定物（２０）に固定され、下面（１０２）のうち第１電極（１１）および第２電極（１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）が測定物（２０）に固定されていないことを特徴とする。
【００１７】
これによれば、基板下面における第１、第２電極および伝搬路の真下に位置する領域のうち、伝搬路の真下に位置する領域のみが測定物に拘束されるので、測定物に歪みが生じると、伝搬路のみに測定物の歪みが伝達する。これは、基板のうち測定物に固定されている範囲は、測定物に拘束されるので、測定物の変形に追随して変形し、基板のうち測定物に固定されていない範囲は、測定物に拘束されていないので、測定物の変形に追随しないからである。
【００１８】
このため、測定物に歪みが生じると、基板上面における第１、第２電極および伝搬路のうち伝搬路のみに歪みが生じるので、第１電極から発振された弾性表面波の位相に対して、第２電極で受信もしくは反射した弾性表面波に位相変化が生じる。このときの位相変化は、測定物の温度変化の影響をほとんど受けない。これは、測定物の温度が変化した場合、第１、第２電極および伝搬路において一様に温度変化が生じるからである。
【００１９】
そこで、本発明のセンサでは、位相検出手段によって検出した第２電極で受信もしくは反射した弾性表面波の位相変化に基づいて、測定物の歪みを測定することができる。
【００２０】
一方、測定物の温度が変化した場合では、弾性表面波の伝搬速度が変化し、また、第１電極の電極間距離が温度変化による伸び（縮み）により、弾性表面波が励起されるときの第１電極の共振周波数が変化する。このときの共振周波数変化は、測定物の歪みの影響を受けない。これは、測定物に歪みが生じると、基板上面における第１、第２電極および伝搬路のうち伝搬路のみに歪みが生じ、伝搬路の歪みは共振周波数に影響しないからである。
【００２１】
そこで、周波数検出手段によって検出した共振周波数の変化に基づいて、測定物の温度を測定することができる。
【００２２】
このように、本発明によれば、１つのＳＡＷデバイスによって、歪みと温度の両方を測定できる。
【００２３】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、基板（１０）は、下面（１０２）のうち第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）が、下面（１０２）のうち伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）よりも凹んでいる形状であり、下面（１０２）のうち伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）が、接合材（３０）により、測定物（２０）に接合されていることを特徴とする。
【００２４】
基板をこのような形状とすることで、請求項１に記載の基板と測定物の固定構造を実現できる。
【００２５】
請求項２に記載の発明においては、さらに、請求項３に記載のように、基板（１０）は、下面（１０２）のうち伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）に、凹凸（１４、１５）が形成されていることが好ましい。これにより、基板と測定物の接合強度を向上できるからである。
【００２６】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、測定物（２０）は、一面（２０１）のうち第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（２０１ｂ、２０１ｃ）が、一面（２０１）のうち伝搬路（１３）の真下に位置する領域（２０１ａ）よりも凹んでいる形状であり、一面（２０１）のうち伝搬路（１３）の真下に位置する領域（２０１ａ）が、接合材（３０）により、基板（１０）に接合されていることを特徴とする。
【００２７】
測定物をこのような形状とすることで、請求項１に記載の基板と測定物の固定構造を実現できる。
【００２８】
請求項４に記載の発明においては、さらに、請求項５に記載のように、基板（１０）は、下面（１０２）のうち第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）が、下面（１０２）のうち伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）よりも突出した形状であることが好ましい。
【００２９】
これにより、ＳＡＷデバイスを測定物に実装するとき、基板下面の突出形状部を、測定物の一面の凹形状部に入れるように配置すれば良く、測定物に対するＳＡＷデバイスの位置決めが容易となるからである。
【００３０】
請求項６に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、基板（１０）の下面（１０２）における第１、第２電極（１１、１２）および伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ａ）のうち伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）のみと測定物（２０）との間に、接合材（３０）が配置されていることを特徴とする。
【００３１】
このように、基板下面における伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）のみに、接合材を配置することで、基板下面と測定物の一面とが平坦面であっても、請求項１に記載の基板と測定物の固定構造を実現できる。
【００３２】
請求項６に記載の発明においては、基板（１０）の下面（１０２）のうち第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）と測定物（２０）との間に空間が形成されていても良く、請求項７に記載のように、基板（１０）と測定物（２０）とを接合しないシート状の非接合材（６０）が配置されていても良い。
【００３３】
請求項８に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、基板（１０）の下面（１０２）における第１、第２電極（１１、１２）および伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ａ）のうち、伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）のみが、介在物（４０）に接合材（３０）により接合され、
介在物（４０）が接合材（３０）により測定物（２０）に接合されていることを特徴とする。
【００３４】
このように、介在物を用いることで、基板下面と測定物の一面とが平坦面であっても、請求項１に記載の基板と測定物の固定構造を実現できる。
【００３５】
請求項９に記載の発明では、請求項２〜６、８のいずれか１つに記載の発明において、基板（１０）の下面（１０２）のうち第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）と測定物（２０）との間に、ゲル状部材（５０）が配置されていることを特徴とする。
【００３６】
これによれば、ゲル状部材が配置されておらず、空間となっている場合と比較して、基板の揺れを低減でき、基板のうち第１、第２電極が形成されている部分に生じる揺れを抑制でき、揺れによる基板や接合部の不具合の発生を抑制できる。
【００３７】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】（ａ）は第１実施形態におけるセンサ全体の概略構成を示す図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’線断面図である。
【図２】比較例１のセンサにおけるＳＡＷデバイスと測定物の断面図である。
【図３】比較例１のＳＡＷデバイスでの定常状態のときと基板全体に歪みが生じたときのＳＡＷの模式図である。
【図４】比較例１のＳＡＷデバイスでの定常状態のときと基板に温度変化が生じたときのＳＡＷの模式図である。
【図５】第１実施形態のＳＡＷデバイスでの定常状態のとき、基板に温度変化が生じたとき、基板に温度変化と歪みが生じたときの基板上面を伝搬するＳＡＷの模式図である。
【図６】（ａ）は第２実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図７】（ａ）は第３実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＣ−Ｃ’線断面図である。
【図８】（ａ）は第４実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＤ−Ｄ’線断面図である。
【図９】（ａ）は第５実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＥ−Ｅ’線断面図である。
【図１０】（ａ）は第６実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＦ−Ｆ’線断面図である。
【図１１】（ａ）は第７実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＧ−Ｇ’線断面図である。
【図１２】（ａ）は第８実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＨ−Ｈ’線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００４０】
（第１実施形態）
図１（ａ）に本実施形態におけるセンサ全体の概略構成を示し、図１（ｂ）に図１（ａ）中のＡ−Ａ’線断面図を示す。
【００４１】
図１（ａ）に示すように、本実施形態のセンサは、ＳＡＷデバイス１と、発振回路２と、位相検出回路３と、切り替えスイッチ４と、周波数カウンタ５とを備えている。
【００４２】
ＳＡＷデバイス１は、ＳＡＷを利用した素子であり、基板１０と、基板１０の表面上に形成された駆動電極１１と、基板１０の表面上に形成された反射器１２とを備えている。
【００４３】
基板１０は、全部が圧電材料で構成された圧電基板であり、基板１０として一般的な圧電材料で構成された圧電基板を採用することができる。
【００４４】
駆動電極１１は、ＳＡＷを発振（励起）および受信する第１電極であり、一対の櫛歯電極が向かい合うとともに、各櫛歯電極の櫛歯が交互に配置されたものである。
【００４５】
反射器１２は、駆動電極１１から発振されたＳＡＷを反射する第２電極であり、複数の直線状の電極が平行に配置されたものである。
【００４６】
発振回路２は、ＳＡＷデバイス１にＳＡＷを励起させるための回路であり、駆動電極１１に励起信号（バースト信号）を送信する。発振回路２としては、一般的なものを採用することができる。
【００４７】
位相検出回路３は、駆動電極１１によって励起されるＳＡＷの位相や、反射器１２で反射されたＳＡＷの位相を検出する位相検出手段である。位相検出回路３は、発振回路２から信号が入力されるとともに、切り替えスイッチ４を介して、ＳＡＷデバイス１から出力されたＳＡＷの信号が入力されるようになっている。位相検出回路３としては、一般的なものを採用することができる。
【００４８】
切り替えスイッチ４は、発信回路２とＳＡＷデバイス１とが電気的に接続された常態と、位相検出回路３とＳＡＷデバイス１とが電気的に接続された常態とを切り替える切り替え手段である。
【００４９】
周波数カウンタ５は、ＳＡＷの周波数、すなわち、ＳＡＷデバイス１の共振周波数を検出する共振周波数検出手段である。本実施形態では、所定時間間隔で、ＳＡＷデバイス１から出力されたＳＡＷの周波数を計測する。
【００５０】
ここで、図１（ｂ）に示すように、ＳＡＷデバイス１は、測定物２０の一面２０１上に配置される。測定物２０は、歪みと温度の測定対象であり、例えば、圧力を測定する場合であれば、圧力を受けて歪む金属製のダイアフラム部である。
【００５１】
図１（ｂ）中の矢印のように、測定物２０の一面２０１を基準として、一面２０１に近い側を下、一面２０１から遠い側を上とすると、ＳＡＷデバイス１の基板１０において、測定物２０の一面２０１に近い側の面が下面１０２であり、測定物２０の一面２０１に遠い側の面が上面１０１である。
【００５２】
ＳＡＷデバイス１の駆動電極１１および反射器１２は、基板１０の上面１０１に形成されている。また、基板１０の上面１０１のうち、駆動電極１１と反射器１２との間に位置し、駆動電極１１から反射器１２に向かってＳＡＷが伝搬する領域が伝搬路１３である。なお、伝搬路１３は、基板１０の上面１０１のうち駆動電極１１と反射器１２とが形成された位置を含まない。
【００５３】
そして、基板１０の下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａが測定物２０の一面２０１に固定され、基板１０の下面１０２のうち駆動電極１１の真下に位置する領域１０２ｂおよび反射器１２の真下に位置する領域１０２ｃが測定物２０の一面２０１に固定されていない。
【００５４】
具体的には、基板１０は、下面１０２のうち駆動電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃが、下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａよりも凹んでいる形状であり、図１（ｂ）に示すように、基板全体がＴ字の断面形状となっている。このような基板形状は、例えば、下面１０２の全域が平坦な基板１０に対して、下面１０２のうち駆動電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃを、半導体製造技術として一般に用いられるエッチングにより、除去することで実現される。
【００５５】
そして、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａが、接合材３０により、測定物２０の一面１０２に接合されている。接合材３０としては、例えば、低融点ガラスや接着剤等を用いることが可能である。
【００５６】
一方、基板下面１０２のうち駆動電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃは、空間を介して、測定物２０の一面１０２に対向している。なお、測定物２０の一面２０１は基板１０に対向する全領域が平坦面である。
【００５７】
このように、本実施形態では、基板１０の形状によって、追加部品無しで、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみが測定物２０の一面２０１に固定された構造を実現している。
【００５８】
また、基板１０をこのような形状とすることで、例えば、測定物２０の一面２０１に接合材３０を配置し、その上に基板１０を搭載することで、ＳＡＷデバイス１と測定物２０とを接合できる。
【００５９】
本実施形態のセンサは、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみが測定物２０の一面２０１に固定された構造であるので、ＳＡＷデバイス１に測定物２０の歪みが伝わると、基板上面１０１のうち伝搬路１３のみに歪みが生じるため、後述の通り、駆動電極１１から励起されたＳＡＷの位相に対して、反射器１２で反射されたＳＡＷの位相が変化する。そこで、本実施形態のセンサでは、反射器１２で反射されたＳＡＷの位相変化から、測定物２０の歪みを測定する。
【００６０】
具体的には、スイッチ４を発振回路２と駆動電極１１とを電気的に接続した状態として、発振回路２から駆動電極１１の共振周波数に合わせた励起信号を送ると、駆動電極１１によって圧電基板表面にＳＡＷが励起される。このとき、位相検出回路３に対しても発振回路２から電気信号が出力される。そして、駆動電極１１で励起されたＳＡＷは、伝搬路１３を伝って反射器１２で反射され、駆動電極１１で受信されるので、スイッチ４を切り替えて、位相検出回路３と駆動電極１１とを電気的に接続した状態とする。これにより、反射器１２で反射されたＳＡＷは駆動電極１１にて電気信号に変換され、位相検出回路３に向けて出力される。発振回路２から位相検出回路３に入力された信号と、駆動電極１１から位相検出回路３に入力された信号とに基づいて、駆動電極１１で励起されたＳＡＷの位相に対する反射器１２で反射されたＳＡＷの位相の変化量を検出することで、測定物２０の歪み量を測定することができる。
【００６１】
また、ＳＡＷデバイス１に温度変化が生じると、後述の通り、温度変化の前後で、駆動電極１１で励起されるＳＡＷの共振周波数が変化する。そこで、本実施形態のセンサでは、周波数カウンタ５が検出した周波数を、ある温度での基準周波数と比較したり、周波数カウンタ５が検出した複数の周波数同士を比較したりすることにより、駆動電極１１で励起されるＳＡＷの共振周波数の変化量を検出し、この周波数変化量に基づいて、測定物２０の温度を測定することができる。
【００６２】
なお、位相変化量の算出や、位相変化量からの測定物２０の歪み量の算出は、歪み量算出手段としての図示しない演算回路にて実行され、共振周波数の変化量の算出や、共振周波数の変化量からの温度の算出は、温度算出手段としての図示しない演算回路にて実行される。
【００６３】
次に、本実施形態のセンサの歪みと温度の測定原理について説明する。
【００６４】
まず、図２に、比較例１のセンサにおけるＳＡＷデバイスと測定物の断面図を示す。また、図３に比較例１のＳＡＷデバイスでの定常状態のときと基板全体に歪みが生じたときの基板上面を伝搬するＳＡＷの模式図を示し、図４に比較例１のＳＡＷデバイスでの定常状態のときと基板に温度変化が生じたときの基板上面を伝搬するＳＡＷの模式図を示す。
【００６５】
図２に示すように、比較例１のセンサは、ＳＡＷデバイス１の基板下面１０２全域が測定物２０の一面２０１に固定されたものである。
【００６６】
このため、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、比較例１のＳＡＷデバイス１に、測定物２０の歪みが伝わると、基板上面１０１の駆動電極１１、伝搬路１３および反射器１２が形成された領域１０１ｂ、１０１ａ、１０１ｃの全域において、一様に歪みが生じるため、次の数１、２からわかるように、定常状態と比較して、反射器１２に到達するＳＡＷの位相は変化しない。
【００６７】
すなわち、図３（ａ）に示すように、定常状態の場合、反射器１２に到達するＳＡＷの位相θは、数１に示すように、伝搬路長さＬを波長λで割ったときの小数点以下の値で決まる。
【００６８】
【数１】
θは、反射器１２の位置で計測されるＳＡＷの位相[deg]であり、λは励起されたＳＡＷの波長[m]であり、Ｌは伝搬路の長さ[m]である。
【００６９】
これに対して、図３（ｂ）に示すように、基板上面１０１の全域に一様に歪みが生じた場合であって、基板１０に温度変化が生じていない場合では、ＳＡＷの波長と伝搬路長さとが同じ変化率εにて変化するため、反射器１２に到達するＳＡＷの位相θは、数２に示すように、変化しない。
【００７０】
【数２】
εは、歪みによる変化率である。
【００７１】
また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、比較例１のＳＡＷデバイス１に、温度変化が生じた場合も、基板上面１０１の駆動電極１１、伝搬路１３および反射器１２が形成された領域１０１ｂ、１０１ａ、１０１ｃの全域が温度変化して一様に歪みが生じるため、次の数３、４、５からわかるように、定常状態と比較して、駆動電極１１で励起されるＳＡＷの共振周波数は変化するが、反射器１２に到達するＳＡＷの位相は変化しない。
【００７２】
すなわち、図４（ａ）に示すように、定常状態の場合、駆動電極１１で励起されるＳＡＷの共振周波数ｆは、数３に示すように、音速Ｖと波長λで決まる。
【００７３】
【数３】
ｆは駆動電極１１で励起されるＳＡＷの共振周波数[Hz]であり、Ｖは音速（ＳＡＷの伝搬速度）[m/s]である。
【００７４】
これに対して、図４（ｂ）に示すように、基板１０に温度変化が生じた場合であって、基板１０に歪みが生じていない場合では、音速と波長が、それぞれ、変化するため、数４に示すように、共振周波数ｆは変化するが、数５に示すように、反射器１２に到達するＳＡＷの位相θは、音速の影響を受けないため変化しない。
【００７５】
【数４】
【００７６】
【数５】
Ｔは温度[℃]であり、αは基板１０の線膨張係数[ppm/℃]であり、βはＳＡＷの伝搬速度の温度特性[ppm/℃]である。
【００７７】
図５に、本実施形態のＳＡＷデバイスでの定常状態のとき、基板に温度変化が生じたとき、基板に温度変化と歪みが生じたときの基板上面を伝搬するＳＡＷの模式図を示す。
【００７８】
これに対して、本実施形態のセンサでは、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１０に温度変化が生じた場合であって、基板に歪みが生じていない場合では、比較例１と同様に、数４、５に示すように、定常状態と比較して、駆動電極１１で励起されるＳＡＷの共振周波数は変化するが、反射器１２に到達するＳＡＷの位相は、音速の影響を受けないため変化しない。
【００７９】
しかし、図５（ｃ）に示すように、基板１０に温度変化が生じるとともに、基板１０に測定物２０の歪みが伝わると、基板上面１０１の駆動電極１１、伝搬路１３および反射器１２が形成された領域１０１ｂ、１０１ａ、１０１ｃのうち、伝搬路１３の形成領域１０１ａのみに歪みが生じるため、次の数６に示す通り、定常状態と比較して、反射器１２に到達するＳＡＷの位相θ（Ｔ，ΔＬ）が変化する。このときのＳＡＷの位相変化量Δθ（Ｔ，ΔＬ）は、次の数７で表すことができる。
【００８０】
【数６】
【００８１】
【数７】
Δθは反射器の位置で計測されるＳＡＷの位相の変化量[deg]であり、ΔＬは歪みによる伝搬路長さの変化量[m]である。
【００８２】
ちなみに、数７に示すように、ＳＡＷの位相変化量Δθ（Ｔ，ΔＬ）には、温度Ｔが含まれているが、温度Ｔの影響は代表的な圧電材料であるLiNbO3においてα＝15.4ppm/℃であり、1と比べて非常に小さいものであるので、ＳＡＷの位相変化量から測定物２０の歪みを算出したときの誤差は非常に小さいものである。したがって、ＳＡＷの位相変化量は、温度変化の影響がほとんどないと言える。
【００８３】
したがって、１つのＳＡＷデバイス１におけるＳＡＷの位相変化に基づいて測定物２０の歪みを測定することができる。
【００８４】
また、基板１０に温度変化が生じるとともに、伝搬路１３のみに歪みが生じた場合、数４に示すように、共振周波数は、伝搬路１３の歪みの影響を受けないので、１つのＳＡＷデバイスの共振周波数変化に基づいて測定物２０の温度を測定することができる。
【００８５】
ちなみに、駆動電極１１に歪みが生じると、駆動電極１１の電極間隔が変化し、共振周波数が変化するが、本実施形態のセンサでは、測定物２０の歪みは、駆動電極１１や反射器１２に伝わらないので、ＳＡＷデバイスの共振周波数は、温度変化によって変化し、歪みの影響を受けない。
【００８６】
このような理由により、本実施形態のセンサによれば、１つのＳＡＷデバイス１によって、歪みと温度の両方を測定することができる。
【００８７】
なお、図１（ｂ）では、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａの全域ではなく一部が測定物２０に固定されているが、駆動電極１１、反射器１２には歪みが伝搬せず、伝搬路１３のみに歪みが伝搬するためには、図１（ｂ）のように、基板下面１０２の伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａの少なくとも一部が固定され、基板下面１０２の駆動電極１１、反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃの全域が固定されない構造とすれば良い。
【００８８】
（第２実施形態）
図６（ａ）に本実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図を示し、図６（ｂ）に図６（ａ）中のＢ−Ｂ’線断面図を示す。
【００８９】
本実施形態は、第１実施形態の図１（ｂ）に示すＳＡＷデバイス１に対して、図６（ｂ）に示すように、基板１０の接合面１０２ａに凹凸１４、１５を設けた点が異なるものであり、以下では、第１実施形態と異なる点を説明する。
【００９０】
具体的には、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａに、凸部１４と凹部１５とが交互に複数形成されている。この凹凸１４、１５は、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａをエッチングして複数の凹部１５を形成することで形成可能である。
【００９１】
ちなみに、この複数の凹部１５の形成のためのエッチングを、第１実施形態での説明の通り、下面１０２のうち駆動電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃが、下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａよりも凹んでいる形状とするためのエッチングと同時に行うことで、製造工程を簡略化することができる。
【００９２】
このように、基板１０の接合面１０２ａに凹凸１４、１５を設けることで、基板１０の接合面１０２ａの接合面積を拡大でき、接合強度を向上させることができる。
【００９３】
（第３実施形態）
図７（ａ）に本実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図を示し、図７（ｂ）に図７（ａ）中のＣ−Ｃ’線断面図を示す。
【００９４】
本実施形態は、第１実施形態の図１（ｂ）に示すＳＡＷデバイス１に対して、図７（ｂ）に示すように、基板１０と測定物２０との接合部に介在物を介在させた点が第１実施形態と異なり、以下では、第１実施形態と異なる点を説明する。
【００９５】
具体的には、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａと、測定物２０の一面２０１との間に所定厚さの金属板４０を配置し、接合材３０により、金属板４０を基板１０と測定物２０のそれぞれに接合している。
【００９６】
金属板４０は、基板１０と測定物２０の間の熱膨張係数を持つものであり、例えば、基板１０がLiNbO3（15.4ppm/℃）であり、測定物２０がSUS304（17.3ppm/℃）であるとき、金属板４０として、銅（16.5ppm/℃）、18-8クロムニッケル鋼（16.7ppm/℃）製のものを採用する。
【００９７】
基板１０と測定物２０の間の熱膨張係数差が大きい場合、温度変化が繰り返されることで、基板１０と測定物２０との接合部に歪みが生じ、基板１０と測定物２０との接合がとれてしまうところ、本実施形態によれば、基板１０と測定物２０との接合部に生じる歪みを低減でき、基板１０と測定物２０との接合を確保することができる。
【００９８】
（第４実施形態）
図８（ａ）に本実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図を示し、図８（ｂ）に図８（ａ）中のＤ−Ｄ’線断面図を示す。
【００９９】
本実施形態は、第１実施形態の図１（ｂ）に示すＳＡＷデバイス１に対して、図８（ｂ）に示すように、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃと測定物２０の一面２０１との間に、ゲル状部材５０を配置している。
【０１００】
ここで、第１実施形態のように、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃと測定物２０の一面２０１との間に空間が形成されている場合では、ＳＡＷデバイス１にある周波数の上下振動が伝わると、基板１０のうち櫛歯電極１１および反射器１２が形成されている部分が片持ち梁構造であるため、場合によっては共振が生じ、この揺れによって、基板１０が破壊されたり、基板１０と測定物２０との接合がとれたりする等の不具合が発生してしまう。
【０１０１】
これに対して、本実施形態によれば、ゲル状部材５０によって、基板１０のうち櫛歯電極１１および反射器１２が形成されている部分の揺れを抑制でき、揺れによる不具合の発生を抑制できる。
【０１０２】
また、このようにしても、測定物２０に歪みが発生したとき、ゲル状部材５０が変形することで、櫛歯電極１１、反射器１２に測定物２０の歪みは伝わらず、伝搬路１３のみに測定物２０の歪みが伝わることで、測定物２０の歪みを測定することができる。このため、ゲル状部材５０は、基板１０に接着するものであっても良い。なお、ゲル状部材５０は、例えば、ＳＡＷデバイス１と測定物２０とを接合した後に、ＳＡＷデバイス１と測定物２０との間に注入される。
【０１０３】
（第５実施形態）
図９（ａ）に本実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図を示し、図９（ｂ）に図９（ａ）中のＥ−Ｅ’線断面図を示す。
【０１０４】
第１実施形態では、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみが測定物２０の一面２０１に固定された構造を、基板１０の形状によって実現したが、本実施形態は、基板１０と測定物２０との間に介在物を配置することによって実現するものである。以下では、第１実施形態と異なる点を説明する。
【０１０５】
具体的には、図９（ｂ）に示すように、基板下面１０２は全域が平坦面であり、測定物２０の一面２０１も基板１０に対向する全領域が平坦面である。そして、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａと、測定物２０の一面２０１との間に所定厚さの金属板４０を配置し、接合材３０により、金属板４０を基板１０と測定物２０のそれぞれに接合している。
【０１０６】
この金属板４０の基板下面１０２と平行な方向での大きさは、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａと同等以下である。これにより、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃと測定物２０の一面２０１との間に空間が形成されている。
【０１０７】
本実施形態によれば、基板１０、測定物２０のどちらも、加工しなくても、従来のＳＡＷデバイスと測定物との実装構造に対して金属板４０を追加すれば良いので、基板１０、測定物２０のどちらかを加工して、両者を実装する場合と比較して、実装コストを低減できる。
【０１０８】
また、金属板４０は、第３実施形態で説明した金属板４０と同様に、基板１０と測定物２０の間の熱膨張係数を持つものである。これにより、基板１０と測定物２０との熱膨張係数の違いによる接合部に生じる歪みを低減でき、接合を確保することができる。
【０１０９】
なお、本実施形態では、介在物として金属板４０を用いたが、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみが測定物２０の一面２０１に固定された構造を実現するという観点では、介在物として金属以外の材料で構成されたものを採用しても良い。
【０１１０】
（第６実施形態）
図１０（ａ）に本実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図を示し、図１０（ｂ）に図１０（ａ）中のＦ−Ｆ’線断面図を示す。
【０１１１】
本実施形態は、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみが測定物２０の一面２０１に固定された構造を、基板と測定物とを接合しない非接合材を用いて実現するものである。以下では、第１実施形態と異なる点を説明する。
【０１１２】
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、基板下面１０２と測定物２０の一面２０１との間に非接合部材としての潤滑シート６０を配置している。潤滑シート６０は、滑らかなシート状のものであり、例えば、テフロン（登録商標）製のものである。
【０１１３】
潤滑シート６０は開口部６１を有しており、この開口部６１が基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみに対向している。そして、この開口部６１に接合材３０が配置されており、接合材３０によって、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみが測定物２０に接合されている。
【０１１４】
一方、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃと測定物２０との間には、潤滑シート６０が配置されていることにより、両者は接合されていない。
【０１１５】
本実施形態では、例えば、測定物２０の一面２０１上に潤滑シート６０を配置し、潤滑シート６０の開口部６１に接合材３０を塗布する。その後、測定物２０の一面２０１上にＳＡＷデバイス１を搭載することで、測定物２０とＳＡＷデバイス１とを接合する。
【０１１６】
本実施形態によれば、基板１０、測定物２０のどちらも加工しなくても、ＳＡＷデバイス１と測定物２０との実装の際に、潤滑シート６０を用いるだけで良いので、基板１０、測定物２０のどちらかを加工して、両者を実装する場合と比較して、実装コストを低減できる。
【０１１７】
なお、潤滑シート６０は、基板１０と測定物２０の接合後に除去しても良く、基板１０と測定物２０の接合後に除去することなく、そのまま配置しておいても良い。
【０１１８】
接合後に潤滑シート６０を除去する場合、基板１０と測定物２０の実装工程において、潤滑シート６０を再利用することができ、実装コストを低減できる。
【０１１９】
一方、潤滑シート６０を除去しない場合、基板下面１０２の駆動電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃと測定物２０との間に、潤滑シート６０が配置された実装構造となる。このため、第４実施形態と同様に、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃと測定物２０の一面２０１との間に空間が形成されている場合と比較して、基板１０のうち櫛歯電極１１および反射器１２が形成されている部分に生じる揺れを抑制できる。
【０１２０】
（第７実施形態）
図１１（ａ）に本実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図を示し、図１１（ｂ）に図１１（ａ）中のＧ−Ｇ’線断面図を示す。
【０１２１】
本実施形態は、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみが測定物２０の一面２０１に固定された構造を、測定物２０の形状により実現するものである。以下では、第１実施形態と異なる点を説明する。
【０１２２】
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、測定物２０は、一面２０１のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域２０１ｂ、２０１ｃが、一面２０１のうち伝搬路１３の真下に位置する領域２０１ａよりも凹んでいる形状である。
【０１２３】
このような測定物２０の形状は、測定物２０の一面２０１のうち、櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域２０１ｂ、２０１ｃをくり抜く等の加工を行って、測定物２０の一面２０１に凹部２１、２２を形成することにより実現される。
【０１２４】
そして、測定物２０の一面２０１のうち伝搬路１３の真下に位置する領域２０１ａが、接合材３０により、基板下面１０２に接合されている。
【０１２５】
一方、測定物２０の一面２０１のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域２０１ｂ、２０１ｃは、空間を介して、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃに対向している。なお、基板下面１０２は全域が平坦面である。
【０１２６】
本実施形態では、測定物２０をこのような形状とすることで、追加部品無しで、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａのみが測定物２０の一面２０１に固定された構造を実現できる。
【０１２７】
また、微小なＳＡＷデバイス１の基板１０を加工するより、本実施形態のように、ＳＡＷデバイス２０よりも大きな測定物２０の一面２０１を加工する方が容易に加工できる。
【０１２８】
また、本実施形態のように、測定物２０の一面２０１のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域２０１ｂ、２０１ｃを凹部２１、２２とすることで、図１１（ａ）からわかるように、この凹部２１、２２がＳＡＷデバイス１の配置場所を示す印となり、ＳＡＷデバイス１を測定物２０の一面２０１に搭載するときの位置合わせが容易となる。したがって、ＳＡＷの伝搬方向、図１１（ａ）、（ｂ）の左右方向において、凹部２１、２２の外周端を、それぞれ、基板１０の両端部に対して一致もしくは若干外側に位置させることが好ましい。
【０１２９】
なお、図１１（ｂ）に示すように、基板１０の膨張時における基板１０と測定物２０との干渉を防止するという観点では、クリアランスＣ１を設けておくことが好ましい。クリアランスＣ１は、使用温度範囲、基板１０と測定物２０の熱膨張係数差、基板１０のうち接合されていない部分の距離Ｌ１により規定される。
【０１３０】
（第８実施形態）
図１２（ａ）に本実施形態におけるＳＡＷデバイスの平面図を示し、図１２（ｂ）に図１２（ａ）中のＨ−Ｈ’線断面図を示す。
【０１３１】
本実施形態は、第７実施形態の図１１（ｂ）に示すＳＡＷデバイス１に対して、図１２（ｂ）に示すように、さらに、基板１０の形状を変更したものである。
【０１３２】
具体的には、ＳＡＷデバイス１の基板１０において、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃが、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａよりも突出した形状としている。
【０１３３】
この形状は、例えば、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａをエッチング等の加工により、除去することで形成される。このとき、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａの深さは、測定物２０の凹部２１、２２の深さよりも浅くなっている。
【０１３４】
これにより、本実施形態によれば、ＳＡＷデバイス１と測定物２０とを実装する際に、基板下面１０２の凸部１０２ｂ、１０２ｃを、測定物２０の一面２０１の凹部２１、２２に入れることで、測定物２０に対するＳＡＷデバイス１の位置が決まるので、ＳＡＷデバイス１の位置決めが容易である。
【０１３５】
なお、本実施形態においても、図１２（ｂ）に示すように、基板１０の膨張時における基板１０と測定物２０との干渉を防止するという観点より、クリアランスＣ１、Ｃ２を設けておくことが好ましい。クリアランスＣ１、Ｃ２は、使用温度範囲、基板１０と測定物２０の熱膨張係数差、基板１０のうち接合されていない部分の距離Ｌ１により規定される。
【０１３６】
（第９実施形態）
本実施形態は、第８実施形態で説明したＳＡＷデバイス１および測定物２０に対して、凹形状と凸形状とを入れ替えたものである。
【０１３７】
すなわち、図示しないが、測定物２０は、図１２（ｂ）の測定物２０とは反対に、一面２０１のうち伝搬路１３の真下に位置する領域２０１ａが、一面２０１のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域２０１ｂ、２０１ｃよりも凹んでいる形状である。
【０１３８】
一方、ＳＡＷデバイス１の基板１０は、図１２（ｂ）の基板１０とは反対に、第１実施形態と同様の形状であり、基板下面１０２のうち伝搬路１３の真下に位置する領域１０２ａが、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃよりも突出した形状である。
【０１３９】
このようにしても、第８実施形態と同様に、ＳＡＷデバイス１と測定物２０とを実装する際に、基板下面１０２の凸部を、測定物２０の一面２０１の凹部に入れることで、測定物２０に対するＳＡＷデバイス１の位置が決まるので、ＳＡＷデバイス１の位置決めが容易である。
【０１４０】
（他の実施形態）
（１）上述の各実施形態では、基板１０として、全部が圧電材料で構成されたものを用いたが、支持基板上に圧電材料で構成された圧電薄膜が形成された場合のように、一部が圧電材料で構成されたものを用いても良い。
【０１４１】
（２）上述の各実施形態では、ＳＡＷデバイス１は反射器１２でＳＡＷを反射し、駆動電極１１でその反射したＳＡＷを受信していたが、反射器１２の代わりに、駆動電極１１からのＳＡＷを受信する受信用電極を用いても良い。この場合、駆動電極１１がＳＡＷを発振する第１電極であり、受信用電極がＳＡＷを受信する第２電極である。
【０１４２】
（３）上述の各実施形態を実施可能な範囲で組み合わせても良い。例えば、第４実施形態で用いたゲル状部材５０を、第２、３、５〜９実施形態において、基板下面１０２のうち櫛歯電極１１および反射器１２の真下に位置する領域１０２ｂ、１０２ｃと測定物２０の一面２０１との間の隙間に、ゲル状部材５０を配置しても良い。
【符号の説明】
【０１４３】
１ ＳＡＷデバイス（弾性表面波センサ）
３ 位相検出回路（位相検出手段）
５ 周波数カウンタ（周波数検出手段）
１０ 基板
１０１ 基板上面
１０２ 基板下面
１０２ａ 基板下面のうち伝搬路の真下に位置する領域
１０２ｂ 基板下面のうち駆動電極（第１電極）の真下に位置する領域
１０２ｃ 基板下面のうち反射器（第２電極）の真下に位置する領域
１１ 駆動電極（第１電極）
１２ 反射器（第２電極）
１３ 伝搬路
２０ 測定物
２０１ 測定物の一面
２０１ａ 測定物の一面のうち伝搬路の真下に位置する領域
２０１ｂ 測定物の一面のうち駆動電極（第１電極）の真下に位置する領域
２０１ｃ 測定物の一面のうち反射器（第２電極）の真下に位置する領域
３０ 接合材
４０ 金属板（介在物）
５０ ゲル状部材
６０ 潤滑シート（シート状の非接合材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歪みおよび温度の測定対象である測定物（２０）の一面（２０１）上に配置され、一部もしくは全部が圧電材料で構成された基板（１０）と、
前記基板（１０）の上面（１０１）に形成され、弾性表面波を発振もしくは受信する第１電極（１１）と、
前記基板（１０）の上面（１０１）に形成され、前記第１電極（１１）から発振された弾性表面波を受信もしくは反射する第２電極（１２）と、
前記基板（１０）の上面（１０１）のうち前記第１電極（１１）と前記第２電極（１２）との間に位置し、前記第１電極（１１）から前記第２電極（１２）に向かって弾性表面波が伝搬する伝搬路（１３）と、
前記第１電極（１１）から発振された弾性表面波の位相と前記第２電極（１２）で受信もしくは反射した弾性表面波の位相とを検出する位相検出手段（３）と、
前記第１電極（１１）の共振周波数を検出する周波数検出手段（５）とを備え、
前記基板（１０）は、前記下面（１０２）のうち前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）が前記測定物（２０）に固定され、前記下面（１０２）のうち前記第１電極（１１）および前記第２電極（１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）が前記測定物（２０）に固定されていないことを特徴とする弾性表面波センサ。
【請求項２】
前記基板（１０）は、前記下面（１０２）のうち前記第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）が、前記下面（１０２）のうち前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）よりも凹んでいる形状であり、
前記下面（１０２）のうち前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）が、接合材（３０）により、前記測定物（２０）に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波センサ。
【請求項３】
（従属）
前記基板（１０）は、前記下面（１０２）のうち前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）に、凹凸（１４、１５）が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の弾性表面波センサ。
【請求項４】
前記測定物（２０）は、前記一面（２０１）のうち前記第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（２０１ｂ、２０１ｃ）が、前記一面（２０１）のうち前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（２０１ａ）よりも凹んでいる形状であり、
前記一面（２０１）のうち前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（２０１ａ）が、接合材（３０）により、前記基板（１０）に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波センサ。
【請求項５】
前記基板（１０）は、前記下面（１０２）のうち前記第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）が、前記下面（１０２）のうち前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）よりも突出した形状であることを特徴とする請求項４に記載の弾性表面波センサ。
【請求項６】
前記基板（１０）の前記下面（１０２）における前記第１、第２電極（１１、１２）および前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ａ）のうち前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）のみと前記測定物（２０）との間に、接合材（３０）が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波センサ。
【請求項７】
前記基板（１０）の前記下面（１０２）のうち前記第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）と前記測定物（２０）との間に、前記基板（１０）と前記測定物（２０）とを接合しないシート状の非接合材（６０）が配置されていることを特徴とする請求項６に記載の弾性表面波センサ。
【請求項８】
前記基板（１０）の前記下面（１０２）における前記第１、第２電極（１１、１２）および前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ａ）のうち、前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）のみが、介在物（４０）に接合材（３０）により接合され、
前記介在物（４０）が接合材（３０）により前記測定物（２０）に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波センサ。
【請求項９】
前記基板（１０）の前記下面（１０２）のうち前記第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）と前記測定物（２０）との間に、ゲル状部材（５０）が配置されていることを特徴とする請求項２〜６、８のいずれか１つに記載の弾性表面波センサ。
【請求項１】
歪みおよび温度の測定対象である測定物（２０）の一面（２０１）上に配置され、一部もしくは全部が圧電材料で構成された基板（１０）と、
前記基板（１０）の上面（１０１）に形成され、弾性表面波を発振もしくは受信する第１電極（１１）と、
前記基板（１０）の上面（１０１）に形成され、前記第１電極（１１）から発振された弾性表面波を受信もしくは反射する第２電極（１２）と、
前記基板（１０）の上面（１０１）のうち前記第１電極（１１）と前記第２電極（１２）との間に位置し、前記第１電極（１１）から前記第２電極（１２）に向かって弾性表面波が伝搬する伝搬路（１３）と、
前記第１電極（１１）から発振された弾性表面波の位相と前記第２電極（１２）で受信もしくは反射した弾性表面波の位相とを検出する位相検出手段（３）と、
前記第１電極（１１）の共振周波数を検出する周波数検出手段（５）とを備え、
前記基板（１０）は、前記下面（１０２）のうち前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）が前記測定物（２０）に固定され、前記下面（１０２）のうち前記第１電極（１１）および前記第２電極（１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）が前記測定物（２０）に固定されていないことを特徴とする弾性表面波センサ。
【請求項２】
前記基板（１０）は、前記下面（１０２）のうち前記第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）が、前記下面（１０２）のうち前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）よりも凹んでいる形状であり、
前記下面（１０２）のうち前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）が、接合材（３０）により、前記測定物（２０）に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波センサ。
【請求項３】
（従属）
前記基板（１０）は、前記下面（１０２）のうち前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）に、凹凸（１４、１５）が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の弾性表面波センサ。
【請求項４】
前記測定物（２０）は、前記一面（２０１）のうち前記第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（２０１ｂ、２０１ｃ）が、前記一面（２０１）のうち前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（２０１ａ）よりも凹んでいる形状であり、
前記一面（２０１）のうち前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（２０１ａ）が、接合材（３０）により、前記基板（１０）に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波センサ。
【請求項５】
前記基板（１０）は、前記下面（１０２）のうち前記第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）が、前記下面（１０２）のうち前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）よりも突出した形状であることを特徴とする請求項４に記載の弾性表面波センサ。
【請求項６】
前記基板（１０）の前記下面（１０２）における前記第１、第２電極（１１、１２）および前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ａ）のうち前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）のみと前記測定物（２０）との間に、接合材（３０）が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波センサ。
【請求項７】
前記基板（１０）の前記下面（１０２）のうち前記第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）と前記測定物（２０）との間に、前記基板（１０）と前記測定物（２０）とを接合しないシート状の非接合材（６０）が配置されていることを特徴とする請求項６に記載の弾性表面波センサ。
【請求項８】
前記基板（１０）の前記下面（１０２）における前記第１、第２電極（１１、１２）および前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ａ）のうち、前記伝搬路（１３）の真下に位置する領域（１０２ａ）のみが、介在物（４０）に接合材（３０）により接合され、
前記介在物（４０）が接合材（３０）により前記測定物（２０）に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波センサ。
【請求項９】
前記基板（１０）の前記下面（１０２）のうち前記第１、第２電極（１１、１２）の真下に位置する領域（１０２ｂ、１０２ｃ）と前記測定物（２０）との間に、ゲル状部材（５０）が配置されていることを特徴とする請求項２〜６、８のいずれか１つに記載の弾性表面波センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−２９３６７（Ｐ２０１３−２９３６７Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６４５０７（Ｐ２０１１−１６４５０７）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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