WO2014045848A1 - 水晶温度計測用プローブおよび水晶温度計測装置 - Google Patents

水晶温度計測用プローブおよび水晶温度計測装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014045848A1
WO2014045848A1 PCT/JP2013/073478 JP2013073478W WO2014045848A1 WO 2014045848 A1 WO2014045848 A1 WO 2014045848A1 JP 2013073478 W JP2013073478 W JP 2013073478W WO 2014045848 A1 WO2014045848 A1 WO 2014045848A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
frequency
temperature
crystal
oscillation
measurement
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/073478
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
眞人 田邉
Original Assignee
Tanabe Masato
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tanabe Masato filed Critical Tanabe Masato
Priority to US14/376,780 priority Critical patent/US9228906B2/en
Publication of WO2014045848A1 publication Critical patent/WO2014045848A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/32—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using change of resonant frequency of a crystal

Definitions

  • the present invention relates to a crystal temperature measuring probe and a crystal temperature measuring device for measuring temperature based on the oscillation frequency of a crystal resonator.
  • the crystal resonator has a specific oscillation frequency (vibration frequency) determined by the shape and the like. This oscillation frequency is known to be expressed by the following equation.
  • a crystal resonator is used as a frequency source for a radio communication device, various measuring instruments, etc. as an oscillation element that generates the most stable frequency with little frequency temperature change.
  • the cutting angle which is the angle cut from the crystal
  • Typical examples include Y-cut and LC-cut.
  • Temperature measurement that measures the temperature by measuring the oscillation frequency of the crystal resonator using a crystal resonator with a cutting orientation that makes the frequency change with temperature linear.
  • An apparatus is used (for example, refer to Patent Documents 1 and 2).
  • the temperature measurement device using such a crystal resonator realizes temperature measurement with a measurement accuracy of 1/10000 ° C. (1 / 10,000 ° C.). can do.
  • the object of the present invention is to provide a high accuracy of 1/1000000 ° C. (1 / 1,000,000 ° C.) to 9 / 1,000,000 ° C. (9 ° C./1,000,000) when performing temperature measurement based on the oscillation frequency of a crystal resonator. It is an object to provide a crystal temperature measuring probe and a crystal temperature measuring device capable of realizing temperature measurement at the same time.
  • the present invention provides a first crystal unit having an AT cut cutting orientation having a temperature characteristic in which the oscillation frequency is stable with respect to temperature, A second crystal resonator having a Y-cut or LC-cut cutting orientation having a temperature characteristic such that the oscillation frequency changes greatly with respect to temperature compared to the first crystal resonator; A first oscillation circuit that generates a signal of a specific oscillation frequency using the first crystal resonator as an oscillation element; A second oscillation circuit that generates a signal of a specific oscillation frequency using the second crystal resonator as an oscillation element;
  • the crystal temperature measurement probe comprising: a difference frequency generation circuit that generates a signal of a frequency component of a difference between the oscillation frequency of the first oscillation circuit and the oscillation frequency of the second oscillation circuit;
  • the first crystal unit and the second crystal unit are cut out from the same type of raw material, configured to have substantially the same shape and material, and a signal generated in the differential frequency generation circuit
  • the quartz temperature measuring probe is characterized in
  • the first crystal unit and the second crystal unit are cut out from the same type of raw material and are configured to have substantially the same shape and material.
  • the difference frequency circuit generates a signal having a frequency component of the difference between the oscillation frequency of the first oscillation circuit and the oscillation frequency of the second oscillation circuit, and measures the temperature by measuring the frequency of this signal. Is called. Therefore, according to the present invention, various characteristic changes such as aging of the first crystal unit and the second crystal unit are canceled out, and temperature measurement with high measurement accuracy becomes possible.
  • the first crystal resonator and the second crystal resonator have a low frequency such that the frequency of the signal generated in the differential frequency generation circuit is less than 100 kHz within a preset measurement temperature range. It becomes a combination. Therefore, according to the present invention, the frequency measured at the time of temperature measurement is lowered within a preset measurement temperature range, so that temperature measurement with a high accuracy of 9/1000000 ° C. (9 ° C./1,000,000) can be performed. It can be realized.
  • the present invention provides a first crystal unit having an AT cut cutting orientation having a temperature characteristic in which the oscillation frequency is stable with respect to temperature, A second crystal resonator having a Y-cut or LC-cut cutting orientation having a temperature characteristic such that the oscillation frequency changes greatly with respect to temperature compared to the first crystal resonator; A first oscillation circuit that generates a signal of a specific oscillation frequency using the first crystal resonator as an oscillation element; A second oscillation circuit that generates a signal of a specific oscillation frequency using the second crystal resonator as an oscillation element;
  • the crystal temperature measurement probe comprising: a difference frequency generation circuit that generates a signal of a frequency component of a difference between the oscillation frequency of the first oscillation circuit and the oscillation frequency of the second oscillation circuit;
  • the first crystal unit and the second crystal unit are cut out from the same type of raw material, configured to have substantially the same shape and material, and a signal generated in the differential frequency generation circuit
  • the quartz temperature measurement probe is characterized in
  • the first crystal resonator and the second crystal resonator have a low frequency such that the frequency of the signal generated in the differential frequency generation circuit is 10 kHz or less within a preset measurement temperature range. It becomes a combination. Therefore, according to the present invention, the frequency measured at the time of temperature measurement is lowered within a preset measurement temperature range, so that temperature measurement with a high accuracy of 1/1000000 ° C. (1 / 1,000,000 ° C.) can be performed. It can be realized.
  • the present invention also provides a first crystal unit having an AT-cut cutting orientation that has a temperature characteristic in which the oscillation frequency is stable with respect to temperature, and the oscillation frequency is higher than that of the first crystal unit.
  • a signal having a specific oscillation frequency is generated by using a second crystal resonator whose cut orientation is Y-cut or LC-cut having a temperature characteristic that greatly changes with respect to the first crystal resonator as an oscillation element.
  • a crystal temperature measurement probe comprising a differential frequency generation circuit that generates a signal of a frequency component of a difference from the oscillation frequency of the oscillation circuit;
  • a frequency counter for measuring the frequency of the signal received from the crystal temperature measuring probe, a conversion means for converting the frequency measured by the frequency counter into a measurement temperature, and a display for displaying the measurement temperature obtained by the conversion means
  • a measuring device main body provided with a measuring instrument, In the crystal temperature measuring device having The first crystal unit and the second crystal unit are cut out from the same type of raw material, configured to have substantially the same shape and material, and a signal generated in the differential frequency generation circuit
  • the crystal temperature measuring device is characterized in that the frequency is a combination of less than 100 kHz within a preset measurement temperature range.
  • the present invention also provides a first crystal unit having an AT-cut cutting orientation that has a temperature characteristic in which the oscillation frequency is stable with respect to temperature, and the oscillation frequency is higher than that of the first crystal unit.
  • a signal having a specific oscillation frequency is generated by using a second crystal resonator whose cut orientation is Y-cut or LC-cut having a temperature characteristic that greatly changes with respect to the first crystal resonator as an oscillation element.
  • a crystal temperature measurement probe comprising a differential frequency generation circuit that generates a signal of a frequency component of a difference from the oscillation frequency of the oscillation circuit;
  • a frequency counter for measuring the frequency of the signal received from the crystal temperature measuring probe, a conversion means for converting the frequency measured by the frequency counter into a measurement temperature, and a display for displaying the measurement temperature obtained by the conversion means
  • a measuring device main body provided with a measuring instrument, In the crystal temperature measuring device having The first crystal unit and the second crystal unit are cut out from the same type of raw material, configured to have substantially the same shape and material, and a signal generated in the differential frequency generation circuit
  • the quartz temperature measuring device is characterized in that the frequency is a combination of 10 kHz or less within a preset measurement temperature range.
  • the frequency counter measures the frequency of the signal received from the crystal temperature measuring probe by a reciprocal method and that the number of effective digits is at least 8 digits.
  • the frequency counter measures the frequency of the signal received from the crystal temperature measurement probe by the reciprocal method, even if the frequency of the signal received from the crystal temperature measurement probe is low, the frequency counter It is possible to measure the frequency with a certain accuracy without increasing the time, and by measuring the frequency of the signal received from the crystal temperature measuring probe so that the number of effective digits is 8 digits or more, 1 Temperature measurement with high accuracy of 1 / 1,000,000 ° C. (1 / 1,000,000 ° C.) can be realized.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a structure of a quartz temperature sensor 41.
  • FIG. 3 It is a figure which shows an example of the frequency temperature characteristic of the AT cut crystal resonator and the Y cut crystal resonator in the crystal temperature measuring device of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a system diagram showing a configuration of a crystal temperature measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the crystal temperature measuring apparatus is measured based on a crystal temperature measuring probe 11 installed at a place where temperature is to be measured and a signal from the crystal temperature measuring probe 11. It comprises a measuring device main body 10 for calculating and displaying temperature, and a three-wire cable 12 for connecting the crystal temperature measuring probe 11 and the measuring device main body 10.
  • the measurement apparatus main body 10 includes sensor signal amplification circuits 13 and 13 a, sensor power supply circuits 14 and 14 a, a frequency count circuit 15, a CPU 16, and a reference clock generation circuit 17. , Display 18, communication interface (IF) circuit 19, storage device 20, three-wire connection terminal 21, BNC connector 22, and multiplier 23 ( ⁇ 10).
  • IF communication interface
  • the three-wire cable 12 connected to the crystal temperature measurement probe 11 is connected to the three-wire connection terminal 21 of the measurement apparatus main body 10.
  • the three-wire connection terminal 21 is configured to connect three wires of a signal output, a common wire, and a sensor power supply.
  • the BNC connector 22 is used when the crystal temperature measuring probe 11 and the measuring device main body 10 are connected by a coaxial cable.
  • the crystal oscillator temperature measurement device of the present embodiment is configured such that either a three-wire cable or a coaxial cable can be connected between the crystal temperature measurement probe 11 and the measurement device main body 10.
  • the sensor signal amplifier circuits 13 and 13a amplify the signal output from the three-wire connection terminal 21 or the signal output from the BNC connector 22, respectively, and output the amplified signal output to the frequency count circuit 15.
  • the frequency ⁇ f of the signal amplified in the sensor signal amplifier circuits 13 and 13a is 5 kHz / 25 ° C. This signal output will be described later.
  • the notation “/ 25 ° C.” means the frequency when the measurement temperature is 25 ° C.
  • the sensor power supply circuits 14 and 14a are circuits for supplying sensor power used in the crystal temperature measuring probe 11, respectively.
  • the sensor power supply circuit 14 supplies 5 V power as a sensor power supply to the crystal temperature measurement probe 11 via the three-wire connection terminal 21.
  • the sensor power supply circuit 14a supplies sensor power to the signal line of the BNC connector 22, and this sensor power is superimposed on the signal line of the coaxial cable and transmitted to the crystal temperature measuring probe.
  • the reference clock generation circuit 17 in the present embodiment generates a 10 MHz clock signal.
  • the 10 MHz clock signal generated by the reference clock generation circuit 17 is multiplied by 10 in the multiplier 23, and the 100 MHz clock signal is supplied to the frequency count circuit 15 and the CPU 16 as an internal reference clock signal.
  • the frequency count circuit 15 operates as a frequency counter that measures the frequency of the signal received from the crystal temperature measurement probe 11 and amplified by the sensor signal amplification circuits 13 and 13a.
  • the frequency count circuit 15 counts the frequency of the signal received from the crystal temperature measurement probe 11 by a reciprocal method using the 100 MHz internal reference clock input from the multiplier 23.
  • This reciprocal method uses a reference clock signal generated at a fixed period, and sets the period of the signal to be measured as a gate time, and measures the number of reference clock signals generated during this gate time. This is a method of measuring the frequency by measuring the period of the signal to be measured and calculating the reciprocal of the measured period. According to this reciprocal method, if the measurement time is constant, the frequency can be measured with a certain number of effective digits without depending on the frequency of the signal to be measured. That is, in this reciprocal frequency measurement, the number of significant digits of the measurement frequency is determined only by the frequency of the reference clock signal and the measurement time.
  • the frequency counting circuit 15 in this embodiment counts the frequency using an internal reference clock of 100 MHz, if the measurement time is 1 second, the frequency of the signal received from the crystal temperature measurement probe 11 is Measurement can be performed with a measurement accuracy of 9 digits.
  • a measurement method called a direct method is a measurement method in which the frequency is measured by directly counting the number of input signals that have reached a unit time.
  • the number of input signals per unit time decreases as the frequency of the signal to be measured decreases, so the number of significant digits in the measurement frequency decreases as the frequency of the signal to be measured decreases. End up.
  • the number of significant digits of the measurement frequency is to be improved while the frequency of the signal to be measured is kept constant, it is necessary to lengthen the measurement time. For example, to increase the number of significant digits by one, 10 Double measurement time is required. Therefore, long-time measurement is required to realize the desired effective number of digits, and it is not practical for temperature measurement that requires periodic measurement at regular intervals.
  • the CPU 16 functions as a conversion unit that converts the frequency measured by the frequency count circuit 15 into a measured temperature. A specific method for converting the measured frequency into the measured temperature will be described later. Then, the CPU 16 displays the obtained measured temperature on the display 18 or outputs it to the outside via the communication IF circuit 19. Further, the CPU 16 may store the obtained measured temperature in the storage device 20.
  • FIG. 2 shows the appearance of the crystal temperature measuring apparatus of the present embodiment configured as described above.
  • a personal computer hereinafter referred to as a personal computer 40
  • the measuring device main body 10 is connected to the crystal temperature measuring probe 11 via a three-wire cable 12, and a personal computer 40, for example, Are connected by an RS232C cable or the like.
  • the measured temperature is displayed on the display 18.
  • the crystal temperature measuring probe 11 includes a crystal temperature sensor 41, crystal oscillation circuits 33 and 34, a difference frequency generation circuit 35, and a three-wire output circuit 36.
  • the crystal temperature sensor 41 includes a crystal resonator 31 and a crystal resonator 32.
  • the crystal unit 32 is a crystal unit having a temperature characteristic such that the oscillation frequency does not depend on temperature, that is, a temperature characteristic in which the oscillation frequency is stable with respect to temperature. It is.
  • the crystal unit 31 is a crystal unit having a temperature characteristic that the oscillation frequency depends on temperature, that is, a temperature characteristic that the oscillation frequency changes greatly with respect to the temperature as compared with the crystal unit 32.
  • description will be made using a crystal resonator having a cutting orientation of Y cut.
  • a crystal resonator having a temperature characteristic whose oscillation frequency depends on temperature can be used in the same manner.
  • a crystal resonator whose cutting direction is LC cut can be given. Can do.
  • the crystal temperature sensor 41 having the crystal resonator 31 and the crystal resonator 32 is provided at the tip of the crystal temperature measurement probe 11.
  • An example of the structure of the crystal temperature sensor 41 is shown in FIG. Referring to FIG. 4, it can be seen that the crystal resonators 31 and 32 are held so as to have the same positional relationship with respect to the place where the temperature is to be measured.
  • Crystal frequency characteristics of the crystal resonator change depending on the cutting orientation (cutting angle), which is the angle cut from the crystal.
  • cutting orientation cutting angle
  • various cut names such as AT cut, BT cut, CT cut, SC cut, LC cut, and Y cut are given.
  • the crystal resonator has various frequency temperature characteristics according to the cutting direction.
  • an example of frequency temperature characteristics of an AT-cut quartz crystal resonator that is widely used as having high frequency stability with respect to a temperature change and a Y-cut quartz crystal resonator whose frequency changes greatly with respect to the temperature change As shown in FIG. In FIG. 5, the oscillation frequency of the crystal resonator is f, and the frequency variation with respect to the temperature change is ⁇ f.
  • the oscillation frequency of the Y-cut crystal resonator changes almost linearly with respect to the temperature change, whereas the oscillation frequency of the AT-cut crystal resonator is It can be seen that within a certain narrow range, there is almost no change with respect to temperature change and is constant.
  • the quartz crystal temperature measuring apparatus of the present embodiment uses an AT-cut quartz crystal resonator that is widely used as having high frequency stability with respect to temperature changes, and a Y-cut whose frequency changes greatly with respect to temperature changes. Thus, it is possible to measure temperature by measuring the frequency of this difference.
  • FIG. 6 shows the relationship of the oscillation frequency with respect to the temperature of the crystal resonator 31 (Y cut) and the crystal resonator 32 (AT cut) used in this embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for theoretically explaining the relationship between the oscillation frequency and the temperature, and is not an actual measurement frequency.
  • the measurement temperature range is set to a range of 21 to 30 ° C.
  • the quartz crystal temperature measuring device of the present embodiment is set so as to realize temperature measurement with a high accuracy of 1/1000000 ° C. (1 / 1,000,000 ° C.) within the measurement temperature range of 21 to 30 ° C. Yes.
  • the crystal resonators 31 and 32 are combined so that the difference frequency of the oscillation frequency is 10 kHz or less within the preset measurement temperature range of 21 to 30 ° C.
  • the crystal unit 32 (AT cut) is a crystal unit whose oscillation frequency is approximately constant at about 10.59 MHz within this measurement temperature range.
  • the crystal resonator 31 (Y cut) 31 is a crystal resonator having an oscillation frequency of about 10.595 MHz at 25 ° C., which is the center of the measurement temperature range. Since the oscillation frequency of the crystal unit 31 (Y cut) 31 changes by about 1000 Hz when the temperature changes by 1 ° C., the oscillation frequency becomes about 10.591 MHz at 21 ° C. which is the lower limit of the measurement temperature range. At 30 ° C., which is the upper limit of the measurement temperature range, the oscillation frequency is about 10.600 MHz.
  • FIG. 7 shows the relationship between the oscillation frequency of the crystal resonators 31 and 32 and the difference frequency ⁇ f (f (Y) ⁇ f (AT)) in this measurement temperature range.
  • FIG. 7 shows how the ideal standard value changes to simplify the explanation, and does not show the actual measurement frequency.
  • the oscillation frequency f (Y) of the Y-cut crystal resonator 31 is 10,591,000 Hz, 10,595,000 Hz as the temperature changes to 21 ° C., 25 ° C., and 30 ° C. It can be seen that there is a significant change such as 10,600,000 Hz.
  • the oscillation frequency f (AT) of the AT-cut crystal resonator 32 is 10,590,000 Hz, 10,590 even though the temperature changes to 21 ° C., 25 ° C., and 30 ° C. It can be seen that there is no change such as 10,000 Hz, 10,590,000 Hz.
  • the difference frequency ⁇ f (f (Y) ⁇ f (AT)) between the crystal unit 31 (Y cut) and the crystal unit 32 (AT cut) is 21 ° C. at the measurement temperature. It is 5 kHz at a measurement temperature of about 1 kHz and 25 ° C., and 10 kHz at a measurement temperature of 30 ° C.
  • the difference frequency ⁇ f (f (Y) ⁇ f (AT)) between the crystal resonator 31 (Y cut) and the crystal resonator 32 (AT cut) is a preset measurement temperature range. At 21 to 30 ° C., it is 1 to 10 kHz and is 10 kHz or less. As described above, details of the reason why the crystal resonators 31 and 32 are set in such a combination that the difference frequency of the oscillation frequency is 10 kHz or less within the preset measurement temperature range of 21 to 30 ° C. It will be described later.
  • the crystal resonators 31 and 32 are cut out from the same kind (grade) of raw material, and are configured to have substantially the same shape, material, and size.
  • the crystal units 31 and 32 are created by the same manufacturing method and process as possible. The reason why such a combination is used is that it is preferable that characteristics other than the frequency temperature characteristics of the crystal resonators 31 and 32 have the same characteristics. Therefore, according to the crystal temperature measuring device of the present embodiment, various characteristic changes such as aging of the crystal resonators 31 and 32 are canceled out, and temperature measurement with high measurement accuracy becomes possible.
  • the crystal oscillation circuit 33 generates a signal of 10.595 MHz / 25 ° C. (f (Y)) using the crystal resonator 31 as an oscillation element.
  • the crystal oscillation circuit 34 generates a signal of 10.59 MHz / 25 ° C. (f (AT)) using the crystal resonator 32 as an oscillation element.
  • the difference frequency generation circuit 35 is a signal having a frequency component of 5 kHz / 25 ° C. ( ⁇ f) as a difference between the oscillation frequency of 10.595 MHz / 25 ° C. of the crystal oscillation circuit 33 and the oscillation frequency of 10.59 MHz / 25 ° C. of the crystal oscillation circuit. Is generated.
  • the 3-wire output circuit 36 outputs the 5 kHz signal generated by the differential frequency generation circuit 35 as a 3-wire signal to the measurement device main body 10 and is supplied from the measurement device main body 10.
  • the 5 V sensor power supply is supplied to the crystal oscillation circuits 33 and 34, the difference frequency generation circuit 35, and the like.
  • FIG. 8 shows the configuration of the crystal temperature measuring probe 11a used when the measuring apparatus main body 10 is connected by a coaxial cable.
  • This crystal temperature measurement probe 11a differs from the crystal temperature measurement probe 11 for the 3-wire cable shown in FIG. 3 only in that the 3-wire output circuit 36 is replaced with a 2-wire output circuit 36a. ing.
  • the two-wire output circuit 36a outputs the 5 kHz signal generated by the differential frequency generation circuit 35 to the measuring device main body 10 via a coaxial cable, and from the measuring device main body 10 to the signal line of the coaxial cable.
  • the 5V sensor power supplied in a superimposed manner is supplied to the crystal oscillation circuits 33 and 34, the differential frequency generation circuit 35, and the like.
  • the crystal temperature measuring probe 11a shown in FIG. 8 When the crystal temperature measuring probe 11a shown in FIG. 8 is used, the crystal temperature measuring probe 11a and the measuring device main body 10 are connected by a coaxial cable, and this coaxial cable is connected to the measuring device main body 10 side. Connected to the BNC connector 22.
  • a signal transmitted between the crystal temperature measuring probe and the measuring device main body 10 has a low frequency of about 5 kHz / 25 ° C., and thus a coaxial cable is not used.
  • a coaxial cable it is possible to use a coaxial cable to prevent external noise from entering the signal output and achieve more accurate temperature measurement. it can.
  • crystal temperature sensors As a precondition for temperature measurement, crystal temperature sensors have different temperature characteristics, so check the temperature measurement range, the number of calibration points and the temperature in advance, and calibrate with a crystal temperature measuring device (use a reference thermometer in the temperature chamber to The frequency with respect to the temperature of the temperature probe is checked), and the oscillation frequency f 0 and sensor coefficients A, B, and C of the reference temperature T 0 are obtained.
  • the measured temperature T is calculated by using T 0 , f 0 , A, B, and C previously determined and the above equation (1). can do.
  • the CPU 16 in the measurement device main body 10 of the crystal temperature measurement device of the present embodiment shares the same calculation method as the case where the temperature measurement is performed with a Y-cut crystal resonator alone, it is actually obtained by the frequency count circuit 15.
  • the measured temperature is calculated by adding 10.59 MHz to the obtained frequency ⁇ f and using the equation (1) described above based on the obtained frequency.
  • the present invention is limited to such a case. is not.
  • the present invention is also applicable to the case where the measured temperature is directly calculated using the obtained frequency ⁇ f.
  • the difference frequency ⁇ f of the signal transmitted from the crystal temperature measuring probe 11 is measured by the frequency count circuit 15 (step S101).
  • the CPU 16 adds 10.59 MHz to the measured frequency (step S102), and calculates the measured temperature T using the obtained frequency fT and the above-described equation (1) (step S103). .
  • step S104 the CPU 16 displays the obtained measured temperature on the display 18 to update the temperature display, to output the measured temperature to a personal computer 40 or the like connected to the outside, or to store the measured temperature in the storage device 20. Etc. are executed (step S104). If the measurement has not been completed, the processes in steps S101 to S104 are repeated (step S105).
  • the frequency counting circuit 15 in this embodiment performs frequency measurement by the reciprocal method, the frequency of the difference signal received from the crystal temperature measuring probe 11 is effectively used without depending on the frequency of the signal to be measured. Measurement can be performed with a measurement accuracy of 9 digits. However, since a frequency error also occurs in the internal reference clock used for frequency counting by the frequency counting circuit 15, the number of effective digits is 8 without using the ninth digit number in order to eliminate the influence of such an error. The measurement accuracy will be described assuming that it is a digit.
  • the differential frequency ⁇ f of the crystal resonators 31 and 32 input to the frequency count circuit 15 through the sensor signal amplifier circuit 13 is 10 kHz in a preset measurement temperature range of 21 to 30 ° C. It is as follows.
  • the difference frequency ⁇ f is, for example, 10 kHz, as shown in FIG. 10, when frequency measurement is performed with a measurement accuracy of 8 digits in the frequency count circuit 15, the end of the effective digit is 0.001 Hz. It becomes a digit. That is, when the difference frequency ⁇ f is 10 kHz, the accuracy of the measured frequency is ⁇ 0.001 Hz.
  • the oscillation frequency of the Y-cut crystal resonator 31 changes about 1000 Hz with respect to a temperature change of 1 ° C. That is, 1 Hz of the difference frequency ⁇ f corresponds to 1/1000 ° C. (1/1000 ° C.).
  • the difference frequency ⁇ f of 0.001 Hz corresponds to 1/1 million ° C.
  • the difference frequency ⁇ f can be measured with an accuracy of ⁇ 0.001 Hz. It is possible to measure with. That is, if the frequency of the differential frequency ⁇ f is 10 kHz or less, the measured differential frequency ⁇ f is measured with an accuracy of ⁇ 0.001 Hz ( ⁇ 1 / 1,000,000 ° C. when the measurement temperature is used), and the error in the measurement temperature is 1 / It becomes 1 million degrees C or less.
  • the frequency of the difference signal received from the crystal temperature measurement probe 11 by the frequency count circuit 15 is set to an effective digit by setting the difference frequency of the crystal resonators 31 and 32 to 10 kHz or less within a preset measurement temperature range. If a function capable of measuring with a measurement accuracy such that the number is at least 8 digits or more is provided, the temperature can be measured with a high accuracy of 1 / 1,000,000C. For the reasons described above, in the crystal temperature measuring device of the present embodiment, the crystal resonators 31 and 32 are combined such that the difference frequency is 10 kHz or less within a preset measurement temperature range.
  • the combination of the crystal resonators 31 and 32 is set so that the difference frequency is 10 kHz or less within a preset measurement temperature range.
  • the oscillation frequency of the Y-cut crystal resonator 31 changes by about 1 kHz at 1 ° C. Therefore, the measurement temperature range cannot be set so wide under such conditions.
  • the temperature range to be changed is limited, so even if the measurable temperature range is somewhat narrow, it does not pose a major problem.
  • the crystal resonators 31 and 32 are combined so that the difference frequency is 10 kHz or less within a preset measurement temperature range, thereby reducing 1 / 1000,000 ° C. (100 Temperature measurement with a high accuracy of 1 / 10,000 ° C. has been realized. However, if the two crystal resonators 31 and 32 are combined such that the difference frequency is 20 kHz or less within a preset measurement temperature range, an accuracy of 1 / 1,000,000 ° C. cannot be realized. It is possible to realize temperature measurement with a high accuracy of 2 / 1,000,000 ° C. (2 ° C. per million).
  • the difference frequency is 30 kHz or less, 40 kHz or less, 50 kHz or less, 60 kHz or less,..., 90 kHz or less, 3 ° C./1,000,000 and 4 / 1,000,000, respectively. It is possible to realize temperature measurement with such accuracy as °C, 5 parts per million, 6 parts per million, ..., 9 parts per million. That is, if the two crystal resonators 31 and 32 are combined such that the difference frequency is less than 100 kHz, temperature measurement with an accuracy of 9 ° C./1,000,000 can be realized.

Abstract

　水晶振動子の発振周波数に基づいて温度測定を行う際に、１／１００００００℃（１００万分の１℃）～９／１００００００℃（１００万分の９℃）のような高い精度での温度測定を実現する。　水晶振動子３１（Ｙカット）は、発振周波数が温度に対して大きく変化する温度特性を有し、水晶振動子３２（ＡＴカット）は、発振周波数が温度に対して安定的な温度特性を有する。水晶振動子３１、３２は、同一種類の原材料から切り出され、形状、材料、サイズがほぼ同一となるように構成されるとともに、差分周波数回路３５において生成される信号の周波数が、２１～３０℃の測定範囲内で１０ｋＨｚ以下となる組み合わせとなっている。差分周波数生成回路３５において生成される信号の周波数は計測装置本体部に出力され、周波数カウント回路１５は、この信号の周波数を、レシプロカル方式により有効桁数が少なくとも８桁以上となるように計測する。

Description

水晶温度計測用プローブおよび水晶温度計測装置
　本発明は、水晶振動子の発振周波数に基づいて温度を計測するための水晶温度計測用プローブおよび水晶温度計測装置に関する。
　水晶振動子は、形状等により定まる固有の発振周波数（振動周波数）を有している。この発振周波数は、下記の式により表されることが知られている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、各変数は下記のようになっている。
　ｆ：固有の発振周波数
　ｎ：オーバートーン次数
　ｔ：水晶振動子の厚さ
　ρ：密度
　Ｃij：弾性定数
　一般的に水晶振動子は、周波数温度変化が少なく最も安定的な周波数を発生する発振素子として、無線通信機、各種計測器等の周波数源として使用されている。しかし、結晶から切り出す角度である切断角度（切断方位）によっては、温度により発振周波数が大きく変化する特性を有するものがあり、代表的なものとしてＹカット、ＬＣカット等がある。
　このような水晶振動子の特性を利用し、温度に対する周波数変化が直線的になるような切断方位の水晶振動子を用いて、水晶振動子の発振周波数を測定することにより温度を測定する温度計測装置が用いられている（例えば、特許文献１、２参照。）。また、２つの水晶振動子の差分周波数を測定することにより温度を測定するようにした水晶温度計測装置も存在する（例えば、特許文献３参照。）。そして、電気信号の周波数は高い精度で測定可能なため、このような水晶振動子を利用した温度計測装置によれば１／１００００℃（１万分の１℃）という測定精度での温度計測を実現することができる。
　ところで、近年では、地球温暖化等の地球環境の変化が問題になっている。そのため、地殻変動、海水温の変化等を監視して地球環境の変化を長期的に観測するために、上述したような水晶温度計測装置を用いて、地下水、深井戸、地殻熱、深海の海水温度等を測定することが行われている。また、気象・海象観測用として上述したような水晶温度計測装置を太洋上に設置して無人で海水温度を測定するような用途にも用いられる。
　このような深海の海水温度等を測定するような場合、測定精度が１／１００００℃（１万分の１℃）の場合でも環境変化を観測することは可能であるが、微小な温度変化を計測するためには、より高い精度で海水温度等を測定することが求められている。
特開２００３－２３３３９号公報 特開２００３－１４９０５８号公報 特許第４６７８８９２号公報
　上述したように従来技術では、温度計測において多種多様な温度センサが存在しているが、それらを使用して温度計測を行う場合、１／１００００℃（１万分の１℃）の測定精度での計測を行うことは可能であったが、１／１００００００℃（１００万分の１℃）～９／１００００００℃（１００万分の９℃）のようなより高い精度での温度測定を実現することはできなかった。
　本発明の目的は、水晶振動子の発振周波数に基づいて温度測定を行う際に、１／１００００００℃（１００万分の１℃）～９／１００００００℃（１００万分の９℃）というような高い精度での温度測定を実現することが可能な水晶温度計測用プローブおよび水晶温度計測装置を提供することである。
　本発明は、発振周波数が温度に対して安定的な温度特性を有する切断方位がＡＴカットの第１の水晶振動子と、
　前記第１の水晶振動子と比較して発振周波数が温度に対して大きく変化するような温度特性を有する切断方位がＹカットまたはＬＣカットの第２の水晶振動子と、
　前記第１の水晶振動子を発振素子として用いて特定の発振周波数の信号を生成する第１の発振回路と、
　前記第２の水晶振動子を発振素子として用いて特定の発振周波数の信号を生成する第２の発振回路と、
　前記第１の発振回路の発振周波数と前記第２の発振回路の発振周波数との差の周波数成分の信号を生成する差分周波数生成回路とを備えた水晶温度計測用プローブにおいて、
　前記第１の水晶振動子および前記第２の水晶振動子は、同一種類の原材料から切り出され、形状および材料がほぼ同一となるように構成されるとともに、前記差分周波数生成回路において生成される信号の周波数が予め設定された測定温度範囲内で１００ｋＨｚ未満となる組み合わせであることを特徴とする水晶温度計測用プローブである。
　本発明では、第１の水晶振動子および第２の水晶振動子は、同一種類の原材料から切り出され、形状および材料がほぼ同一となるように構成されている。そして、差分周波数回路では、第１の発振回路の発振周波数と第２の発振回路の発振周波数との差の周波数成分の信号を生成して、この信号の周波数を計測することにより温度計測が行われる。そのため、本発明によれば、第１の水晶振動子および第２の水晶振動子の経年変化等の各種特性変化が打ち消され、高い測定精度での温度計測が可能となる。
　さらに、本発明では、第１の水晶振動子および第２の水晶振動子は、差分周波数生成回路において生成される信号の周波数が予め設定された測定温度範囲内で１００ｋＨｚ未満のような低い周波数になる組み合わせとなっている。そのため、本発明によれば、温度測定の際に計測される周波数が予め設定された測定温度範囲内において低くなるため、９／１００００００℃（１００万分の９℃）という高い精度での温度測定を実現することが可能となる。
　本発明は、発振周波数が温度に対して安定的な温度特性を有する切断方位がＡＴカットの第１の水晶振動子と、
　前記第１の水晶振動子と比較して発振周波数が温度に対して大きく変化するような温度特性を有する切断方位がＹカットまたはＬＣカットの第２の水晶振動子と、
　前記第１の水晶振動子を発振素子として用いて特定の発振周波数の信号を生成する第１の発振回路と、
　前記第２の水晶振動子を発振素子として用いて特定の発振周波数の信号を生成する第２の発振回路と、
　前記第１の発振回路の発振周波数と前記第２の発振回路の発振周波数との差の周波数成分の信号を生成する差分周波数生成回路とを備えた水晶温度計測用プローブにおいて、
　前記第１の水晶振動子および前記第２の水晶振動子は、同一種類の原材料から切り出され、形状および材料がほぼ同一となるように構成されるとともに、前記差分周波数生成回路において生成される信号の周波数が予め設定された測定温度範囲内で１０ｋＨｚ以下となる組み合わせであることを特徴とする水晶温度計測用プローブである。
　さらに、本発明では、第１の水晶振動子および第２の水晶振動子は、差分周波数生成回路において生成される信号の周波数が予め設定された測定温度範囲内で１０ｋＨｚ以下のような低い周波数になる組み合わせとなっている。そのため、本発明によれば、温度測定の際に計測される周波数が予め設定された測定温度範囲内において低くなるため、１／１００００００℃（１００万分の１℃）という高い精度での温度測定を実現することが可能となる。
　また、本発明は、発振周波数が温度に対して安定的な温度特性を有する切断方位がＡＴカットの第１の水晶振動子と、前記第１の水晶振動子と比較して発振周波数が温度に対して大きく変化するような温度特性を有する切断方位がＹカットまたはＬＣカットの第２の水晶振動子と、前記第１の水晶振動子を発振素子として用いて特定の発振周波数の信号を生成する第１の発振回路と、前記第２の水晶振動子を発振素子として用いて特定の発振周波数の信号を生成する第２の発振回路と、前記第１の発振回路の発振周波数と前記第２の発振回路の発振周波数との差の周波数成分の信号を生成する差分周波数生成回路とを備えた水晶温度計測用プローブと、
　前記水晶温度計測用プローブから受信した信号の周波数を計測する周波数カウンタと、前記周波数カウンタにより計測された周波数を測定温度に変換する変換手段と、前記変換手段により得られた測定温度を表示する表示器とを備えた計測装置本体部と、
　を有する水晶温度計測装置において、
　前記第１の水晶振動子および前記第２の水晶振動子は、同一種類の原材料から切り出され、形状および材料がほぼ同一となるように構成されるとともに、前記差分周波数生成回路において生成される信号の周波数が予め設定された測定温度範囲内で１００ｋＨｚ未満となる組み合わせであることを特徴とする水晶温度計測装置である。
　また、本発明は、発振周波数が温度に対して安定的な温度特性を有する切断方位がＡＴカットの第１の水晶振動子と、前記第１の水晶振動子と比較して発振周波数が温度に対して大きく変化するような温度特性を有する切断方位がＹカットまたはＬＣカットの第２の水晶振動子と、前記第１の水晶振動子を発振素子として用いて特定の発振周波数の信号を生成する第１の発振回路と、前記第２の水晶振動子を発振素子として用いて特定の発振周波数の信号を生成する第２の発振回路と、前記第１の発振回路の発振周波数と前記第２の発振回路の発振周波数との差の周波数成分の信号を生成する差分周波数生成回路とを備えた水晶温度計測用プローブと、
　前記水晶温度計測用プローブから受信した信号の周波数を計測する周波数カウンタと、前記周波数カウンタにより計測された周波数を測定温度に変換する変換手段と、前記変換手段により得られた測定温度を表示する表示器とを備えた計測装置本体部と、
　を有する水晶温度計測装置において、
　前記第１の水晶振動子および前記第２の水晶振動子は、同一種類の原材料から切り出され、形状および材料がほぼ同一となるように構成されるとともに、前記差分周波数生成回路において生成される信号の周波数が予め設定された測定温度範囲内で１０ｋＨｚ以下となる組み合わせであることを特徴とする水晶温度計測装置である。
　また、前記周波数カウンタは、前記水晶温度計測用プローブから受信した信号の周波数をレシプロカル方式により計測するとともに、有効桁数が少なくとも８桁以上となるように計測することが好ましい。
　本発明によれば、周波数カウンタは、水晶温度計測用プローブから受信した信号の周波数をレシプロカル方式により計測するようにしているため、水晶温度計測用プローブから受信した信号の周波数が低い場合でも、測定時間を長くすることなく一定の精度で周波数の測定を行うことが可能であり、水晶温度計測用プローブから受信した信号の周波数を有効桁数が８桁以上となるように測定することにより、１／１００００００℃（１００万分の１℃）という高い精度での温度測定を実現することが可能となる。
　上記本発明によれば、水晶振動子の発振周波数に基づいて温度測定を行う際に、予め設定された測定温度範囲内において、１／１００００００℃（１００万分の１℃）～９／１００００００℃（１００万分の９℃）という高い精度での温度測定を実現することが可能な水晶温度計測装置を提供することができる。
本発明の一実施形態の水晶温度計測装置のシステム構成を示す図である。 本発明の一実施形態の水晶温度計測装置の外観を示す図である。 図１中の水晶温度計測用プローブ１１の構成を示すブロック図である。 水晶温度センサ４１の構造の一例を示す図である。 本発明の一実施形態の水晶温度計測装置における、ＡＴカットの水晶振動子とＹカットの水晶振動子の周波数温度特性の一例を示す図である。 本発明の一実施形態の水晶温度計測装置において使用される水晶振動子３１（Ｙカット）と水晶振動子３２（ＡＴカット）の温度に対する発振周波数の関係を示す図である。 予め設定された測定温度範囲における水晶振動子３１、３２の発振周波数と差分周波数Δｆ（ｆ（Ｙ）－ｆ（ＡＴ））との関係を示す図である。 測装置本体部１０との間を同軸ケーブルにより接続する場合に使用される水晶温度計測用プローブ１１ａの構成を示す図である。 本発明の一実施形態の水晶温度計測装置において測定温度を計算するための動作を示すフローチャートである。 差分周波数Δｆが１０ｋＨｚの場合に、有効桁数８桁で周波数測定が行われた際の精度を説明するための図である。
　次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
　図１は本発明の一実施形態の水晶温度計測装置の構成を示すシステム図である。
　本実施形態の水晶温度計測装置は、図１に示されるように、温度を測定しようとする場所に設置される水晶温度計測用プローブ１１と、水晶温度計測用プローブ１１からの信号に基づいて測定温度の算出および表示を行うための計測装置本体部１０と、この水晶温度計測用プローブ１１と計測装置本体部１０との間を接続するための３線式ケーブル１２とから構成されている。
　そして、計測装置本体部１０は、図１に示されるように、センサ信号増幅回路１３、１３ａと、センサ用電源回路１４、１４ａと、周波数カウント回路１５と、ＣＰＵ１６と、基準クロック生成回路１７と、表示器１８と、通信インタフェース（ＩＦ）回路１９と、記憶装置２０と、３線式接続端子２１と、ＢＮＣコネクタ２２と、逓倍器２３（×１０）を備えている。
　水晶温度計測用プローブ１１との間を接続している３線式ケーブル１２は、計測装置本体部１０の３線式接続端子２１に接続されている。この３線式接続端子２１は、信号出力、コモン線、センサ電源の３線を接続する構成となっている。
　なお、ＢＮＣコネクタ２２は、水晶温度計測用プローブ１１と計測装置本体部１０との間を同軸ケーブルにより接続する際に使用するものである。本実施形態の水晶振動子温度計測装置は、水晶温度計測用プローブ１１と計測装置本体部１０との間を３線式ケーブルおよび同軸ケーブルのどちらのケーブルでも接続できるような構成となっている。
　センサ信号増幅器回路１３、１３ａは、それぞれ、３線式接続端子２１からの信号出力またはＢＮＣコネクタ２２からの信号出力を増幅して周波数カウント回路１５に出力する。このセンサ信号増幅器回路１３、１３ａにおいて増幅される信号の周波数Δｆについては、５ｋＨｚ／２５℃の周波数となっている。この信号出力については後述する。なお、ここで「／２５℃」という標記は、測定温度が２５℃の場合の周波数であることを意味している。
　センサ用電源回路１４、１４ａは、それぞれ、水晶温度計測用プローブ１１において使用されるセンサ電源を供給するための回路である。本実施形態においては一例として、センサ用電源回路１４は、５Ｖの電源を、センサ電源として３線式接続端子２１を介して水晶温度計測用プローブ１１に供給している。なお、センサ用電源回路１４ａは、ＢＮＣコネクタ２２の信号線にセンサ電源を供給し、このセンサ電源は、同軸ケーブルの信号線に重畳されて水晶温度計測用プローブに伝送される。
　本実施形態における基準クロック生成回路１７は、１０ＭＨｚのクロック信号を生成する。そして、基準クロック生成回路１７で生成された１０ＭＨｚのクロック信号は逓倍器２３において１０倍に逓倍されて、１００ＭＨｚのクロック信号を周波数カウント回路１５やＣＰＵ１６に内部基準クロック信号として供給される。
　周波数カウント回路１５は、水晶温度計測用プローブ１１から受信し、センサ信号増幅回路１３、１３ａにおいて増幅された信号の周波数を計測する周波数カウンタとして動作する。また、周波数カウント回路１５は、水晶温度計測用プローブ１１から受信した信号の周波数を、逓倍器２３から入力された１００ＭＨｚの内部基準クロックを用いてレシプロカル方式によって周波数をカウントする。
　このレシプロカル方式とは、一定の周期で生成される基準クロック信号を用いて、測定対象の信号の周期をゲートタイムにして、このゲートタイム間に生成される基準クロック信号の数を測定することにより測定対象の信号の周期を測定し、測定された周期の逆数を計算することにより周波数測定を行う方式である。このレシプロカル方式によれば、計測時間が一定であれば、測定対象の信号の周波数に依存することなく、一定の有効桁数で周波数の測定を行うことが可能となる。つまり、このレシプロカル方式の周波数測定では、基準クロック信号の周波数と測定時間によってのみ測定周波数の有効桁数が決定される。
　そして、本実施形態における周波数カウント回路１５は、１００ＭＨｚの内部基準クロックを用いて周波数かウントを行うため、測定時間を１秒とすれば、水晶温度計測用プローブ１１から受信した信号の周波数を、有効桁数が９桁の測定精度で計測することができる。
　なお、信号の周波数を測定する方法としてはレシプロカル方式以外にもダイレクト方式と呼ばれる測定方式がある。このダイレクト方式では、単位時間に到達した入力信号の数を直接カウントすることにより周波数を測定する測定方式である。このダイレクト方式により周波数測定を行う場合、測定対象の信号の周波数が低くなると単位時間あたりの入力信号の数も少なくなるため、測定対象の信号の周波数が低くなると測定周波数の有効桁数が低くなってしまう。このダイレクト方式では、測定対象の信号の周波数が一定のまま、測定周波数の有効桁数を向上させようとすると、測定時間を長くする必要があり、例えば有効桁数を１桁上げるためには１０倍の測定時間とする必要がある。そのため、希望する有効桁数を実現するためには長時間の測定が必要となり、一定間隔で定期的に測定を行う必要があるような温度測定にとっては現実的ではなくなってしまう。
　ＣＰＵ１６は、周波数カウント回路１５により計測された周波数を測定温度に変換する変換手段として機能する。計測された周波数を測定温度に変換する具体的方法については後述する。そして、ＣＰＵ１６は、得られた測定温度を表示器１８に表示させたり、通信ＩＦ回路１９を介して外部に出力する。また、ＣＰＵ１６は、得られた測定温度を記憶装置２０に記憶するようにしてもよい。
　このように構成される本実施形態の水晶温度計測装置の外観を図２に示す。図２に示した例では、計測装置本体部１０の外部にはパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと称する。）４０が接続されている場合が示されている。図２に示されるように、本実施形態の水晶温度計測装置では、計測装置本体部１０は、３線式ケーブル１２を介して水晶温度計測用プローブ１１に接続されるとともに、パソコン４０と、例えば、ＲＳ２３２Ｃケーブル等により接続されている。そして、計測装置本体部１０では、測定温度が表示器１８上に表示されている。
　次に、図１に示した水晶温度計測用プローブ１１の構成を、図３を参照して説明する。
　水晶温度計測用プローブ１１は、図３に示されるように、水晶温度センサ４１と、水晶発振回路３３、３４と、差分周波数生成回路３５と、３線式出力回路３６とを備えている。また、水晶温度センサ４１は、水晶振動子３１および水晶振動子３２とを有している。
　水晶振動子３２は、発振周波数が温度に依存しないような温度特性、つまり発振周波数が温度に対して安定的な温度特性を有する水晶振動子であり、例えば、切断方位がＡＴカットの水晶振動子である。
　また、水晶振動子３１は、発振周波数が温度に依存するような温度特性、つまり水晶振動子３２と比較して発振周波数が温度に対して大きく変化するような温度特性を有する水晶振動子であり、本実施形態では切断方位がＹカットの水晶振動子を用いて説明する。また、発振周波数が温度に依存するような温度特性を有する水晶振動子であれば同様に使用可能であり、このような他の具体例としては、切断方位がＬＣカットの水晶振動子をあげることができる。
　なお、水晶振動子３１と水晶振動子３２を有する水晶温度センサ４１は、水晶温度計測用プローブ１１の先端に設けられており、この水晶温度センサ４１の構造の一例を図４に示す。図４を参照すると、水晶振動子３１、３２は、温度を測定しようとする場所に対して同じような位置関係となるように保持されているのが分かる。
　水晶振動子は、結晶から切り出す角度である切断方位（切断角度）により周波数温度特性が変わってくる。このような切断方位としては、ＡＴカット、ＢＴカット、ＣＴカット、ＳＣカット、ＬＣカット、Ｙカットというような様々なカット名が付けられている。そして、水晶振動子は、この切断方位に応じて様々な周波数温度特性を有している。
　例えば、温度変化に対して周波数安定性が高いとして広く利用されているＡＴカットの水晶振動子と、温度変化に対して周波数が大きく変化するＹカットの水晶振動子の周波数温度特性の一例を図５に示す。この図５では、水晶振動子の発振周波数をｆ、温度変化に対する周波数変動分をΔｆとしている。
　この図５を参照すると分かるように、Ｙカットの水晶振動子の発振周波数は、温度変化に対してほぼ直線的に変化しているのに対して、ＡＴカットの水晶振動子の発振周波数は、ある狭い範囲内であれば温度変化に対してほぼ変化しておらず一定であることがわかる。
　そのため、本実施形態の水晶温度計測装置では、温度変化に対して周波数安定性が高いとして広く利用されているＡＴカットの水晶振動子と、温度変化に対して周波数が大きく変化するＹカットを用いて、この差分の周波数を測定することにより温度測定を行うことが可能となっている。
　次に、本実施形態において使用される水晶振動子３１（Ｙカット）と水晶振動子３２（ＡＴカット）の温度に対する発振周波数の関係を図６に示す。なお、この図６は、温度に対する発振周波数の関係を理論的に説明するための図であり、実際の測定周波数ではない。
　本実施形態の水晶温度計測装置では、測定温度範囲は２１～３０℃の範囲が設定されている。つまり、本実施形態の水晶温度計測装置では、この測定温度範囲２１～３０℃内において、１／１００００００℃（１００万分の１℃）という高い精度での温度測定を実現するような設定となっている。
　そして、本実施形態では、水晶振動子３１、３２は、この予め設定された測定温度範囲内２１～３０℃において、発振周波数の差分周波数が１０ｋＨｚ以下となるような組み合わせとなっている。具体的には、水晶振動子３２（ＡＴカット）は、この測定温度範囲内において発振周波数が約１０．５９ＭＨｚでほぼ一定となっている水晶振動子である。そして、水晶振動子３１（Ｙカット）３１は、測定温度範囲の中心である２５℃において、発振周波数が約１０．５９５ＭＨｚとなる水晶振動子である。なお、水晶振動子３１（Ｙカット）３１の発振周波数は、温度が１℃変化することにより約１０００Ｈｚ変化するため、測定温度範囲の下限である２１℃では、発振周波数は約１０．５９１ＭＨｚとなり、測定温度範囲の上限である３０℃では、発振周波数は約１０．６００ＭＨｚとなる。
　この測定温度範囲における水晶振動子３１、３２の発振周波数と差分周波数Δｆ（ｆ（Ｙ）－ｆ（ＡＴ））との関係を図７に示す。なお、図７は説明を簡単にするために理想的な標準値が変化する様子を示したものであり、実際の測定周波数を示すものではない。
　図７を参照すると、Ｙカットの水晶振動子３１の発振周波数ｆ（Ｙ）は、温度が２１℃、２５℃、３０℃と変化するのに伴い、１０,５９１，０００Ｈｚ、１０,５９５，０００Ｈｚ、１０,６００,０００Ｈｚというように大きく変化しているのが分かる。これに対して、ＡＴカットの水晶振動子３２の発振周波数ｆ（ＡＴ）は、温度が２１℃、２５℃、３０℃と変化しているにもかかわらず、１０,５９０,０００Ｈｚ、１０,５９０,０００Ｈｚ、１０,５９０,０００Ｈｚというように変化していないことが分かる。
　そのため、図７に示すように、水晶振動子３１（Ｙカット）と水晶振動子３２（ＡＴカット）との差分周波数Δｆ（ｆ（Ｙ）－ｆ（ＡＴ））は、２１℃の測定温度では約１ｋＨｚ、２５℃の測定温度では５ｋＨｚ、３０℃の測定温度では１０ｋＨｚとなっている。
　そのため、本実施形態においては、水晶振動子３１（Ｙカット）と水晶振動子３２（ＡＴカット）との差分周波数Δｆ（ｆ（Ｙ）－ｆ（ＡＴ））は、予め設定された測定温度範囲２１～３０℃においては、１～１０ｋＨｚとなっており１０ｋＨｚ以下となっている。このように、水晶振動子３１、３２が、この予め設定された測定温度範囲内２１～３０℃において、発振周波数の差分周波数が１０ｋＨｚ以下となるような組み合わせに設定されている理由の詳細については後述する。
　また、水晶振動子３１、３２は、同一種類（グレード）の原材料から切り出され、形状、材料、サイズがほぼ同一となるように構成されている。また、水晶振動子３１、３２は、できるだけ同一の製造方法・工程により作成されている。このような組み合わせとする理由は、水晶振動子３１、３２の周波数温度特性以外の特性を同様な性質とすることが好ましいからである。そのため、本実施形態の水晶温度測定装置によれば、水晶振動子３１、３２の経年変化等の各種特性変化が打ち消され、高い測定精度での温度計測が可能となる。
　そして、水晶発振回路３３は、水晶振動子３１を発振素子として用いて、１０．５９５ＭＨｚ／２５℃（ｆ（Ｙ））の信号を生成する。また、水晶発振回路３４は、水晶振動子３２を発振素子として用いて１０．５９ＭＨｚ／２５℃（ｆ（ＡＴ））の信号を生成する。
　差分周波数生成回路３５は、水晶発振回路３３の発振周波数１０．５９５ＭＨｚ／２５℃と、水晶発振回路３４の発振周波数１０．５９ＭＨｚ／２５℃との差の周波数成分５ｋＨｚ／２５℃（Δｆ）の信号を生成する。
　そして、３線式出力回路３６は、差分周波数生成回路３５により生成された５ｋＨｚの信号を計測装置本体部１０に対して３線式の信号として出力するとともに、計測装置本体部１０から供給されてきた５Ｖのセンサ電源を水晶発振回路３３、３４や差分周波数生成回路３５等に供給する。
　次に、計測装置本体部１０との間を同軸ケーブルにより接続する場合に使用される水晶温度計測用プローブ１１ａの構成を図８に示す。この水晶温度計測用プローブ１１ａは、図３に示した３線式ケーブル用の水晶温度計測用プローブ１１に対して、３線式出力回路３６を２線式出力回路３６ａに置き換えた点のみが異なっている。
　２線式出力回路３６ａは、差分周波数生成回路３５により生成された５ｋＨｚの信号を計測装置本体部１０に対して同軸ケーブルを介して出力するとともに、計測装置本体部１０から同軸ケーブルの信号線に重畳されて供給されてきた５Ｖのセンサ電源を水晶発振回路３３、３４や差分周波数生成回路３５等に供給する。
　この図８に示した水晶温度計測用プローブ１１ａを使用する場合、水晶温度計測用プローブ１１ａと計測装置本体部１０との間は同軸ケーブルにより接続され、この同軸ケーブルは計測装置本体部１０側ではＢＮＣコネクタ２２に接続される。
　なお、本実施形態の水晶温度計測装置では、水晶温度計測用プローブと計測装置本体部１０との間で伝送される信号は５ｋＨｚ／２５℃程度と低い周波数であるため、同軸ケーブルを使用せずに３線式の一般的なケーブルを使用可能であるが、同軸ケーブルを使用することにより外部からのノイズ等が信号出力に混入することを防止してより高精度な温度測定を実現することができる。
　次に、計測装置本体部１０において水晶温度計測用プローブ１１から伝送されてきた差分周波数Δｆに基づいて、測定温度を算出する具体的な方法について説明する。
　ただし、先ず最初にＹカットの水晶振動子単独で温度測定を行う従来の水晶温度計測装置において、計測された周波数に基づいて測定温度を算出する場合の計算方法について説明を行なう。この計算を行う場合、下記の式（１）に示す計算式を用いる。
　ｆT－ｆ0＝ｆ0（Ａ（Ｔ－Ｔ0）＋Ｂ（Ｔ－Ｔ0）2＋Ｃ（Ｔ－Ｔ0）3）・・・・（１）
　ここで、各変数は下記のようになっている。
　　Ｔ：測定温度
　　ｆT：測定温度Ｔに対する発振周波数
　　Ｔ0：基準温度
　　ｆ0：基準温度の発振周波数
　　Ａ：センサ係数（１次関数）
　　Ｂ：センサ係数（２次関数）
　　Ｃ：センサ係数（３次関数）
　温度測定の前提として、水晶温度センサは個々の温度特性が異なるため、予め温度測定範囲、校正点数・温度を確認して水晶温度計測装置で校正作業（温度槽内で基準温度計を用いて水晶温度プローブの温度に対する周波数の確認）を行い、基準温度Ｔ0の発振周波数ｆ0、センサ係数Ａ、Ｂ、Ｃを求めておく。
　そして、実際の温度測定の際には、ｆTが与えられた場合、予め決定されていたＴ0、ｆ0、Ａ、Ｂ、Ｃと上記の式（１）を用いて測定温度Ｔを算出することができる。
　次に、本実施形態の水晶温度計測装置において、得られた周波数Δｆから測定温度を算出する際の計算方法について説明する。本実施形態の水晶温度計測装置の計測装置本体部１０におけるＣＰＵ１６では、Ｙカットの水晶振動子単独で温度測定を行った場合と計算方法を共用するため、実際には周波数カウント回路１５により得られた周波数Δｆに１０．５９ＭＨｚを加算して、得られた周波数に基づいて上記で説明した式（１）を用いて測定温度を算出している。
　そのため、以下の説明では、周波数カウント回路１５により得られた周波数Δｆに１０．５９ＭＨｚを加算して測定温度を算出する場合を用いて説明するが、本発明はこのような場合に限定されるものではない。得られた周波数Δｆを用いて直接測定温度を算出場合でも同様に本発明は適用可能である。
　この本実施形態の水晶温度計測装置において測定温度を計算するための動作を図９のフローチャートに示す。
　先ず、計測装置本体部１０では、水晶温度計測用プローブ１１から伝送されてきた信号の差分周波数Δｆが周波数カウント回路１５において測定される（ステップＳ１０１）。
　すると、ＣＰＵ１６では、測定された周波数に対して１０．５９ＭＨｚを加算し（ステップＳ１０２）、得られた周波数ｆTと上記で示した式（１）を用いて測定温度Ｔを算出する（ステップＳ１０３）。
　そして、ＣＰＵ１６は、得られた測定温度を表示器１８に表示して温度表示を更新したり、外部に接続されたパソコン４０等に測定温度を出力したり、記憶装置２０に測定温度を記憶させる等の処理を実行する（ステップＳ１０４）。そして、測定が終了していなければ、このステップＳ１０１～Ｓ１０４の処理が繰り返される（ステップＳ１０５）。
　次に、本実施形態の水晶温度計測装置において、水晶振動子３１、３２を設定された測定温度範囲内において差分周波数が１０ｋＨｚ以下となる組み合わせとした理由について説明する。
　上述したように本実施形態における周波数カウント回路１５は、レシプロカル方式で周波数測定を行うため、測定する信号の周波数に依存することなく、水晶温度計測用プローブ１１から受信した差分信号の周波数を、有効桁数が９桁という測定精度で計測することができる。しかし、周波数カウント回路１５で周波数カウントのために使用する内部基準クロックにも周波数誤差が発生するため、このような誤差の影響を除くため９桁目の数字は使用せずに有効桁数が８桁であるとして測定精度の説明を行う。
　ここで、上述したように、センサ信号増幅回路１３を解して周波数カウント回路１５に入力される水晶振動子３１、３２の差分周波数Δｆは、予め設定された測定温度範囲２１～３０℃において１０ｋＨｚ以下となっている。
　そのため、差分周波数Δｆが例えば１０ｋＨｚの場合、図１０に示すように、周波数カウント回路１５において有効桁数が８桁という測定精度で周波数測定が行われた場合、有効桁の末尾は０．００１Ｈｚの桁となる。つまり、差分周波数Δｆが１０ｋＨｚの場合、測定される周波数の精度は±０．００１Ｈｚとなる。
　ここで、Ｙカットの水晶振動子３１の発振周波数は温度変化１℃に対して約１０００Ｈｚ変化する。つまり、差分周波数Δｆの１Ｈｚが１／１０００℃（千分の１℃）に該当する。
　つまり、差分周波数Δｆの０．００１Ｈｚは１／１００万℃に相当し、差分周波数Δｆを±０．００１Ｈｚの精度で測定することができるということは、測定温度も±１／１００万℃の精度で測定可能であることを意味している。つまり、差分周波数Δｆの周波数が１０ｋＨｚ以下であれば、測定される差分周波数Δｆは±０．００１Ｈｚ（測定温度にすると±１／１００万℃）の精度で測定され、測定温度の誤差は１／１００万℃以下となる。
　このように、水晶振動子３１、３２の差分周波数を予め設定された測定温度範囲内において１０ｋＨｚ以下として、周波数カウント回路１５が、水晶温度計測用プローブ１１から受信した差分信号の周波数を、有効桁数が少なくとも８桁以上となるような測定精度で計測可能な機能を備えていれば、１００万分の１℃という高い精度で温度を計測することができる。以上のような理由により、本実施形態の水晶温度計測装置において、水晶振動子３１、３２は、差分周波数が予め設定された測定温度範囲内で１０ｋＨｚ以下となるような組み合わせとなっている。
　なお、本実施形態の水晶温度計測装置では、予め設定された測定温度範囲内において差分周波数が１０ｋＨｚ以下となるように水晶振動子３１、３２の組み合わせを設定している。しかし、Ｙカットの水晶振動子３１の発振周波数は１℃で約１ｋＨｚ変化する。そのため、このような条件の下では測定温度範囲をあまり広く設定することはできない。しかし、海水温、地殻熱、地下水の温度等の測定を行う場合、変化する温度範囲は限定されるため、測定可能な温度範囲が多少狭くなっても大きな問題とはならない。
　なお、本実施形態の水晶温度計測装置では、水晶振動子３１、３２を、差分周波数が予め設定された測定温度範囲内で１０ｋＨｚ以下となるような組み合わせとすることにより、１／１００００００℃（１００万分の１℃）という高い精度での温度測定が実現されている。しかし、２つの水晶振動子３１、３２を、差分周波数が予め設定された測定温度範囲内で２０ｋＨｚ以下となるような組み合わせとすれば、１００万分の１℃という精度を実現することはできないが、２／１００００００℃（１００万分の２℃）という高い精度での温度測定を実現することが可能である。また、同様な理由により、差分周波数が３０ｋＨｚ以下、４０ｋＨｚ以下、５０ｋＨｚ以下、６０ｋＨｚ以下、・・・・、９０ｋＨｚ以下となるような組み合わせとすれば、それぞれ、１００万分の３℃、１００万分の４℃、１００万分の５℃、１００万分の６℃、・・・、１００万分の９℃というような精度での温度測定を実現することが可能である。つまり、２つの水晶振動子３１、３２を、差分周波数が１００ｋＨｚ未満となるような組み合わせとすれば、１００万分の９℃というような精度での温度測定を実現することが可能となる。
　さらに、同様な理由により、２つの水晶振動子３１、３２を、差分周波数が１０ｋＨｚ未満となるような組み合わせとすれば、１０００万分の９℃というような精度での温度測定を実現することが可能である。
　　１０　　計測装置本体部
　　１１、１１ａ　　水晶温度計測用プローブ
　　１２　　３線式ケーブル
　　１３、１３ａ　　センサ信号増幅回路
　　１４、１４ａ　　センサ用電源回路
　　１５　　周波数カウント回路
　　１６　　ＣＰＵ
　　１７　　基準クロック生成回路
　　１８　　表示器
　　１９　　通信インタフェース（ＩＦ）回路
　　２０　　記憶装置
　　２１　　３線式接続端子
　　２２　　ＢＮＣコネクタ
　　２３　　逓倍器
　　３１　　水晶振動子（Ｙカット）
　　３２　　水晶振動子（ＡＴカット）
　　３３　　水晶発振回路
　　３４　　水晶発振回路
　　３５　　差分周波数生成回路
　　３６　　３線式出力回路
　　３６ａ　　２線式出力回路
　　４０　　パーソナルコンピュータ
　　４１　　水晶温度センサ

Claims (5)

  1. 　発振周波数が温度に対して安定的な温度特性を有する切断方位がＡＴカットの第１の水晶振動子と、
    　前記第１の水晶振動子と比較して発振周波数が温度に対して大きく変化するような温度特性を有する切断方位がＹカットまたはＬＣカットの第２の水晶振動子と、
    　前記第１の水晶振動子を発振素子として用いて特定の発振周波数の信号を生成する第１の発振回路と、
    　前記第２の水晶振動子を発振素子として用いて特定の発振周波数の信号を生成する第２の発振回路と、
    　前記第１の発振回路の発振周波数と前記第２の発振回路の発振周波数との差の周波数成分の信号を生成する差分周波数生成回路とを備えた水晶温度計測用プローブにおいて、
    　前記第１の水晶振動子および前記第２の水晶振動子は、同一種類の原材料から切り出され、形状および材料がほぼ同一となるように構成されるとともに、前記差分周波数生成回路において生成される信号の周波数が予め設定された測定温度範囲内で１００ｋＨｚ未満となる組み合わせであることを特徴とする水晶温度計測用プローブ。
  2. 　発振周波数が温度に対して安定的な温度特性を有する切断方位がＡＴカットの第１の水晶振動子と、
    　前記第１の水晶振動子と比較して発振周波数が温度に対して大きく変化するような温度特性を有する切断方位がＹカットまたはＬＣカットの第２の水晶振動子と、
    　前記第１の水晶振動子を発振素子として用いて特定の発振周波数の信号を生成する第１の発振回路と、
    　前記第２の水晶振動子を発振素子として用いて特定の発振周波数の信号を生成する第２の発振回路と、
    　前記第１の発振回路の発振周波数と前記第２の発振回路の発振周波数との差の周波数成分の信号を生成する差分周波数生成回路とを備えた水晶温度計測用プローブにおいて、
    　前記第１の水晶振動子および前記第２の水晶振動子は、同一種類の原材料から切り出され、形状および材料がほぼ同一となるように構成されるとともに、前記差分周波数生成回路において生成される信号の周波数が予め設定された測定温度範囲内で１０ｋＨｚ以下となる組み合わせであることを特徴とする水晶温度計測用プローブ。
  3. 　発振周波数が温度に対して安定的な温度特性を有する切断方位がＡＴカットの第１の水晶振動子と、前記第１の水晶振動子と比較して発振周波数が温度に対して大きく変化するような温度特性を有する切断方位がＹカットまたはＬＣカットの第２の水晶振動子と、前記第１の水晶振動子を発振素子として用いて特定の発振周波数の信号を生成する第１の発振回路と、前記第２の水晶振動子を発振素子として用いて特定の発振周波数の信号を生成する第２の発振回路と、前記第１の発振回路の発振周波数と前記第２の発振回路の発振周波数との差の周波数成分の信号を生成する差分周波数生成回路とを備えた水晶温度計測用プローブと、
    　前記水晶温度計測用プローブから受信した信号の周波数を計測する周波数カウンタと、前記周波数カウンタにより計測された周波数を測定温度に変換する変換手段と、前記変換手段により得られた測定温度を表示する表示器とを備えた計測装置本体部と、
    　を有する水晶温度計測装置において、
    　前記第１の水晶振動子および前記第２の水晶振動子は、同一種類の原材料から切り出され、形状および材料がほぼ同一となるように構成されるとともに、前記差分周波数生成回路において生成される信号の周波数が予め設定された測定温度範囲内で１００ｋＨｚ未満となる組み合わせであることを特徴とする水晶温度計測装置。
  4. 　発振周波数が温度に対して安定的な温度特性を有する切断方位がＡＴカットの第１の水晶振動子と、前記第１の水晶振動子と比較して発振周波数が温度に対して大きく変化するような温度特性を有する切断方位がＹカットまたはＬＣカットの第２の水晶振動子と、前記第１の水晶振動子を発振素子として用いて特定の発振周波数の信号を生成する第１の発振回路と、前記第２の水晶振動子を発振素子として用いて特定の発振周波数の信号を生成する第２の発振回路と、前記第１の発振回路の発振周波数と前記第２の発振回路の発振周波数との差の周波数成分の信号を生成する差分周波数生成回路とを備えた水晶温度計測用プローブと、
    　前記水晶温度計測用プローブから受信した信号の周波数を計測する周波数カウンタと、前記周波数カウンタにより計測された周波数を測定温度に変換する変換手段と、前記変換手段により得られた測定温度を表示する表示器とを備えた計測装置本体部と、
    　を有する水晶温度計測装置において、
    　前記第１の水晶振動子および前記第２の水晶振動子は、同一種類の原材料から切り出され、形状および材料がほぼ同一となるように構成されるとともに、前記差分周波数生成回路において生成される信号の周波数が予め設定された測定温度範囲内で１０ｋＨｚ以下となる組み合わせであることを特徴とする水晶温度計測装置。
  5. 　前記周波数カウンタは、前記水晶温度計測用プローブから受信した信号の周波数をレシプロカル方式により計測するとともに、有効桁数が少なくとも８桁以上となるように計測する請求項３または４に記載の水晶温度計測装置。
PCT/JP2013/073478 2012-09-21 2013-09-02 水晶温度計測用プローブおよび水晶温度計測装置 WO2014045848A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/376,780 US9228906B2 (en) 2012-09-21 2013-09-02 Quartz-temperature-measurement probe and quartz-temperature-measurement device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012208183A JP5152944B1 (ja) 2012-09-21 2012-09-21 水晶温度計測用プローブおよび水晶温度計測装置
JP2012-208183 2012-09-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014045848A1 true WO2014045848A1 (ja) 2014-03-27

Family

ID=47890620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/073478 WO2014045848A1 (ja) 2012-09-21 2013-09-02 水晶温度計測用プローブおよび水晶温度計測装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9228906B2 (ja)
JP (1) JP5152944B1 (ja)
WO (1) WO2014045848A1 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130070953A (ko) * 2011-12-20 2013-06-28 한국전자통신연구원 공정변화에 둔감한 오실레이터 기반 디지털 온도센서
JP5152944B1 (ja) 2012-09-21 2013-02-27 眞人 田邉 水晶温度計測用プローブおよび水晶温度計測装置
JP6567403B2 (ja) 2015-12-09 2019-08-28 株式会社メガチップス 周波数校正回路および周波数校正方法
CN109863380A (zh) * 2016-08-02 2019-06-07 昕诺飞控股有限公司 热检测系统和方法
EP3610234A1 (en) * 2017-04-11 2020-02-19 Signify Holding B.V. Thermal detection system and method
US11435251B2 (en) 2017-09-13 2022-09-06 Nec Corporation Control apparatus, array-type sensor, sensor usage method, control method, and program
US11013146B2 (en) 2018-02-27 2021-05-18 Ciena Corporation Asymmetric heat pipe coupled to a heat sink
CN108593124B (zh) * 2018-04-17 2023-01-10 章礼道 支持NB-IoT的高精度温度传感器
CN110030784A (zh) * 2019-04-16 2019-07-19 章礼道 使用卫星授时温度传感器的智能冷冻冷藏箱
RU2767302C1 (ru) * 2020-11-25 2022-03-17 Общество с ограниченной ответственностью "ОТК" Установка и термостат для контроля долговременной стабильности частоты кварцевых резонаторов и генераторов
CN116735023B (zh) * 2023-08-15 2023-10-13 河北远东通信系统工程有限公司 一种基于晶体双模谐振频率的自校准温度计

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5932834A (ja) * 1982-08-18 1984-02-22 Fujitsu Ltd 水晶温度センサ
JPS63311133A (ja) * 1987-06-12 1988-12-19 Sumitomo Metal Ind Ltd 水晶温度センサ
JP2010271091A (ja) * 2009-05-20 2010-12-02 Seiko Epson Corp 周波数測定装置
JP4678892B1 (ja) * 2010-07-29 2011-04-27 眞人 田邉 水晶温度計測用プローブおよび水晶温度計測装置
JP5152944B1 (ja) * 2012-09-21 2013-02-27 眞人 田邉 水晶温度計測用プローブおよび水晶温度計測装置

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3355949A (en) * 1964-08-17 1967-12-05 Albert A Elwood Crystal temperature and pressure transucer
US3626289A (en) * 1967-09-14 1971-12-07 Beckman Instruments Inc Front panel trigger lamps
US3879992A (en) * 1970-05-12 1975-04-29 California Inst Of Techn Multiple crystal oscillator measuring apparatus
CH589281A5 (ja) * 1975-01-09 1977-06-30 Centre Electron Horloger
US4163230A (en) * 1976-07-14 1979-07-31 Citizen Watch Co. Ltd. Display device for electronic timepieces
US4270547A (en) * 1978-10-03 1981-06-02 University Patents, Inc. Vital signs monitoring system
US4305041A (en) * 1979-10-26 1981-12-08 Rockwell International Corporation Time compensated clock oscillator
US4486624A (en) * 1980-09-15 1984-12-04 Motorola, Inc. Microprocessor controlled radiotelephone transceiver
CH650122GA3 (ja) * 1981-12-17 1985-07-15
JPS58143227A (ja) * 1982-02-22 1983-08-25 Seikosha Co Ltd 温度検出装置
US4496907A (en) * 1982-05-06 1985-01-29 Dickey-John Corporation Method and apparatus for non-destructively determining ingredients of a sample
US4872765A (en) * 1983-04-20 1989-10-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Dual mode quartz thermometric sensing device
US5214668A (en) * 1990-09-28 1993-05-25 Nec Corporation Temperature detector and a temperature compensated oscillator using the temperature detector
WO1995002173A1 (fr) * 1993-07-06 1995-01-19 Seiko Epson Corporation Procede et dispositif de mesure de pression a l'aide d'un oscillateur a cristal
US5400269A (en) * 1993-09-20 1995-03-21 Rockwell International Corporation Closed-loop baseband controller for a rebalance loop of a quartz angular rate sensor
US5869763A (en) * 1995-10-19 1999-02-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method for measuring mass change using a quartz crystal microbalance
EP0932034B1 (de) * 1998-01-27 2004-06-09 Michael Hesky GmbH Temperaturmess- und -überwachungsanordnung
JP4679782B2 (ja) * 1999-12-10 2011-04-27 富士通株式会社 温度センサ
US6695475B2 (en) * 2001-05-31 2004-02-24 Stmicroelectronics, Inc. Temperature sensing circuit and method
JP2003023339A (ja) 2001-07-06 2003-01-24 Toyo Commun Equip Co Ltd 水晶振動子
GB2379983B (en) * 2001-09-19 2004-11-17 Eric Atherton Transducer assembly
JP2003149058A (ja) 2001-11-14 2003-05-21 Toshiba Corp 温度センサ及びプラント温度計測装置
US7211926B2 (en) * 2005-03-09 2007-05-01 The Regents Of The University Of California Temperature compensated oscillator including MEMS resonator for frequency control
JP4713556B2 (ja) * 2006-09-11 2011-06-29 クゥアルコム・インコーポレイテッド Ｇｐｓ機器用の非常に精密で温度に依存しない基準周波数を生成するためのシステム及び方法
JP2013051673A (ja) * 2011-07-29 2013-03-14 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 水晶振動子及び水晶発振器
US8979362B2 (en) * 2012-02-15 2015-03-17 Infineon Technologies Ag Circuit and method for sensing a physical quantity, an oscillator circuit, a smartcard, and a temperature-sensing circuit
JP6055708B2 (ja) * 2013-03-29 2016-12-27 日本電波工業株式会社 水晶発振器及び発振装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5932834A (ja) * 1982-08-18 1984-02-22 Fujitsu Ltd 水晶温度センサ
JPS63311133A (ja) * 1987-06-12 1988-12-19 Sumitomo Metal Ind Ltd 水晶温度センサ
JP2010271091A (ja) * 2009-05-20 2010-12-02 Seiko Epson Corp 周波数測定装置
JP4678892B1 (ja) * 2010-07-29 2011-04-27 眞人 田邉 水晶温度計測用プローブおよび水晶温度計測装置
JP5152944B1 (ja) * 2012-09-21 2013-02-27 眞人 田邉 水晶温度計測用プローブおよび水晶温度計測装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20150023388A1 (en) 2015-01-22
JP5152944B1 (ja) 2013-02-27
JP2014062816A (ja) 2014-04-10
US9228906B2 (en) 2016-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5152944B1 (ja) 水晶温度計測用プローブおよび水晶温度計測装置
US11366152B2 (en) Method for measuring equivalent circuit parameters and resonant frequency of piezoelectric resonator
US8314662B2 (en) Temperature compensation method for piezoelectric oscillator, and piezoelectric oscillator
CN108593124B (zh) 支持NB-IoT的高精度温度传感器
JP4679782B2 (ja) 温度センサ
JP2010523993A (ja) 時間基準温度補償方法
CN103051285A (zh) 用于修正压阻式振荡器的频率的温度相关性的电路和方法
JP4678892B1 (ja) 水晶温度計測用プローブおよび水晶温度計測装置
JP5320971B2 (ja) 周波数安定度検査方法、及び周波数安定度検査装置
JP6680615B2 (ja) 調整装置、調整方法、および発振装置
JP4883555B2 (ja) 発振制御装置及び同期システム
TWI449323B (zh) 頻率產生器的校正電路及其補償電路
US7042230B1 (en) Multi-parameter sensing system
JP2011234094A (ja) 圧電発振器、圧電発振器の製造方法、圧電発振器の温度補償方法
Yurin et al. Methods of correcting the additional temperature error of resonator sensors
JP2014181955A (ja) 電子機器および計測データ処理方法
JP2011142444A (ja) 圧電発振器の製造方法、圧電発振器
Kaya et al. Integrated temperature sensor for temperature compensation of inertial sensors
Dong et al. Self-temperature-testing of the quartz resonant force sensor
RU2331856C1 (ru) Способ компенсации температурной погрешности датчика с вибрирующим элементом
JP2006303764A (ja) 温度補償発振回路の温度補償方法、温度補償発振回路、圧電デバイスおよび電子機器
JP2005295014A (ja) 圧電発振器の周波数温度特性の補償方法、温度補償型発振器およびこれを用いた電子機器
JP2011188175A (ja) 圧電発振器の製造方法、圧電発振器
JP2003106906A (ja) 温度測定方法
KR101002590B1 (ko) 온도 보상 시계와 온도 보상 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13838506

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14376780

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13838506

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1