JPH11264846A - Frequency change measuring device - Google Patents
Frequency change measuring deviceInfo
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- JPH11264846A JPH11264846A JP10068002A JP6800298A JPH11264846A JP H11264846 A JPH11264846 A JP H11264846A JP 10068002 A JP10068002 A JP 10068002A JP 6800298 A JP6800298 A JP 6800298A JP H11264846 A JPH11264846 A JP H11264846A
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- frequency
- signal
- pseudo
- oscillator
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のように発振周波数を計測せず、周波数
変化量Δfのみを高速にかつ高分解能で測定する測定装
置を提供する。
【解決手段】 第1の周波数f1で発振する第1振動子
1aの出力より第1の疑似ランダム信号を発生する第1
信号発生手段4と、この第1周波数f1と僅かに異なる
異なる第2周波数f2で発振する第2振動子2aと、こ
の第2振動子2aの出力より第1の疑似ランダム信号と
同一パターンの第2の疑似ランダム信号を発生する第2
信号発生手段5と、第2振動子2aの発振周波数を第3
周波数f3に変化させる周波数変化手段3と、第1の疑
似ランダム信号と第2の疑似ランダム信号とを乗算する
乗算器6と、この乗算信号の高周波成分を除去するロー
パスフィルタ7と、このローパスフィルタ7の出力から
最大相関値の発生する時間を求めこの時間から周波数変
化手段3で変化させた周波数を算出する演算手段8とを
備える。
(57) [Problem] To provide a measuring device that measures only the frequency change Δf at high speed and with high resolution without measuring the oscillation frequency as in the related art. SOLUTION: A first oscillator for generating a first pseudo random signal from an output of a first oscillator 1a oscillating at a first frequency f1.
A signal generator 4, a second oscillator 2a oscillating at a second frequency f2 slightly different from the first frequency f1, and a second oscillator 2a having the same pattern as the first pseudo random signal from the output of the second oscillator 2a. Second to generate a pseudorandom signal of 2
The signal generator 5 and the oscillation frequency of the second vibrator 2a are set to the third
Frequency changing means 3 for changing the frequency to f3, a multiplier 6 for multiplying the first pseudo-random signal by the second pseudo-random signal, a low-pass filter 7 for removing high-frequency components of the multiplied signal, and a low-pass filter And calculating means 8 for calculating the time at which the maximum correlation value occurs from the output of 7 and calculating the frequency changed by the frequency changing means 3 from this time.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、振動子の周波数を
少量変化させその変化周波数を測定する周波数変化測定
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a frequency change measuring device for changing the frequency of a vibrator by a small amount and measuring the change frequency.
【0002】[0002]
【従来の技術】周波数の変化を利用して物理現象を捉え
るセンシングにおいて、発振周波数が被測定物により変
化するのを測定する方法の1つに、弾性表面波を利用し
たセンサがある。弾性波センサは匂いセンサ、誘電率セ
ンサ、粘性センサ等幅広い応用が期待され研究開発され
ている。一般に弾性波を用いたセンサは、分析しようと
する物質、例えば、匂い分子が、センサ上に塗布された
フイルム(感応膜)に吸着することによるSAW(Surf
ace Acoustic Wave 表面弾性波)速度の変化量を発振器
の周波数変化として測定している。2. Description of the Related Art In sensing in which a physical phenomenon is detected by using a change in frequency, one of methods for measuring a change in an oscillation frequency depending on an object to be measured is a sensor using a surface acoustic wave. Elastic wave sensors are being researched and developed for wide applications such as odor sensors, dielectric sensors, and viscosity sensors. In general, a sensor using an elastic wave uses a SAW (Surf) by absorbing a substance to be analyzed, for example, an odor molecule onto a film (sensitive film) coated on the sensor.
ace Acoustic Wave The amount of change in velocity is measured as the frequency change of the oscillator.
【0003】通常、弾性波センサ電極両端に高周波増幅
器を挿入しフィードバック回路を構成している。フィー
ドバックゲインが1以上になると発振回路として動作
し、前述のSAW速度の変化が周波数の変化Δfとして
現れる。この周波数変化Δfは発振周波数の2乗に比例
するため、GHzオーダまで製作可能な弾性波を用いた
センサの方が、最大数十MHzの基本周波数しか発振し
ない水晶振動子を用いたセンサより大きな周波数変化を
得ることができ、高感度な質量および粘性センサが実現
できる。Usually, a high-frequency amplifier is inserted between both ends of an elastic wave sensor electrode to constitute a feedback circuit. When the feedback gain becomes 1 or more, it operates as an oscillation circuit, and the above-mentioned change in SAW speed appears as a change in frequency Δf. Since this frequency change Δf is proportional to the square of the oscillation frequency, a sensor using an elastic wave that can be manufactured up to the order of GHz is larger than a sensor using a quartz oscillator that oscillates only at a fundamental frequency of several tens of MHz at the maximum. A frequency change can be obtained, and a highly sensitive mass and viscosity sensor can be realized.
【0004】特開平7−209164には匂いなどの揮
発性物質の濃度測定に水晶振動子を用いたセンシング方
法が示されている。この方法も上記弾性表面波センサと
同様に水晶振動子の周波数変化から分析しようとする物
質の状態を計測するものである。Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-209164 discloses a sensing method using a quartz oscillator for measuring the concentration of volatile substances such as odors. This method also measures the state of a substance to be analyzed from a change in the frequency of a quartz oscillator, as in the case of the surface acoustic wave sensor.
【0005】これらのセンサは、本来周波数の変化Δf
のみ計測すれば、分析しようとする物質の化学的特性評
価が可能であるが、Δfのみを計測する最適な手段が無
く、一般に周波数カウンタを用いて発振周波数そのもの
を計測している。[0005] These sensors originally have a frequency change Δf.
If only the measurement is performed, the chemical characteristics of the substance to be analyzed can be evaluated. However, there is no optimal means for measuring only Δf, and the oscillation frequency itself is generally measured using a frequency counter.
【0006】発振周波数の計測には、例えば、トランジ
スタ技術1994年2月号に掲載されているような次の
2つの測定方法がある。 直接計測方式 1秒間に到達する信号の繰り返し数をカウントし、その
逆数を周波数として表示する方式で、ゲート(1秒)の
間隔を狭くすることにより、測定時間の短縮を図ること
が可能であるが、周波数分解能が悪くなる。例えば、ゲ
ートを100msec にした場合、計測できる最小周波数
単位は10Hzとなる。 レシプロカル方式 内部の基準クロックで周期(時間)を測定し、その逆数
を周波数表示する方式で、レシプロカル方式では数十M
Hz程度までなら高分解能(mHz単位)な測定が可能
であるが、SAWのような発振周波数が高い場合、計測
できる周波数分解能が数10Hzから数100Hz程度
と悪くなる。For measuring the oscillation frequency, there are, for example, the following two measurement methods as disclosed in the February 1994 issue of Transistor Technology. Direct measurement method A method of counting the number of repetitions of a signal arriving in one second and displaying the reciprocal thereof as a frequency. By shortening the interval between gates (1 second), it is possible to reduce the measurement time. However, the frequency resolution deteriorates. For example, when the gate is set to 100 msec, the minimum frequency unit that can be measured is 10 Hz. Reciprocal method This method measures the period (time) using an internal reference clock and displays the reciprocal of the frequency as a frequency.
A high resolution (mHz unit) can be measured up to about Hz, but when an oscillation frequency such as SAW is high, the measurable frequency resolution becomes poor, from several tens to several hundreds Hz.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このようにSAWデバ
イスを用いたセンサは高感度なセンシングが期待できる
にもかかわらず、周波数の計測精度が低いため十分な性
能を引き出すことができないという問題があった。ま
た、水晶振動子を用いたセンサにおいても同様な問題が
あった。As described above, although a sensor using a SAW device can be expected to perform high-sensitivity sensing, there is a problem that sufficient performance cannot be obtained due to low frequency measurement accuracy. Was. Further, there is a similar problem in a sensor using a quartz oscillator.
【0008】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、従来のように発振周波数を計測せず、周波数変
化量Δfのみを高速にかつ高分解能で測定する測定装置
を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a measuring apparatus for measuring only the frequency change Δf at high speed and with high resolution without measuring the oscillation frequency as in the prior art. With the goal.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項1の発明では、第1の周波数f1で発振する第1
振動子の出力より第1の疑似ランダム信号を発生する第
1信号発生手段と、この第1周波数f1と僅かに異なる
異なる第2周波数f2で発振する第2振動子と、この第
2振動子の出力より前記第1の疑似ランダム信号と同一
パターンの第2の疑似ランダム信号を発生する第2信号
発生手段と、前記第2振動子の発振周波数を第3周波数
f3に変化させる周波数変化手段と、前記第1の疑似ラ
ンダム信号と前記第2の疑似ランダム信号とを乗算する
乗算器と、この乗算信号の高周波成分を除去するローパ
スフィルタと、このローパスフィルタの出力から最大相
関値の発生する時間を求めこの時間から前記周波数変化
手段で変化させた周波数を算出する演算手段とを備え
る。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a first oscillator oscillating at a first frequency f1 is provided.
First signal generating means for generating a first pseudo-random signal from the output of the vibrator; a second vibrator oscillating at a second frequency f2 slightly different from the first frequency f1; Second signal generating means for generating a second pseudo random signal having the same pattern as the first pseudo random signal from the output, frequency changing means for changing the oscillation frequency of the second vibrator to a third frequency f3, A multiplier for multiplying the first pseudo-random signal and the second pseudo-random signal; a low-pass filter for removing a high-frequency component of the multiplied signal; and a time when a maximum correlation value is generated from an output of the low-pass filter. Calculating means for calculating the frequency changed by the frequency changing means from the calculated time.
【0010】第3周波数f3は第2周波数f2を変化さ
せた周波数であり、第2周波数f2に近い周波数であ
る。第2周波数f2は第1周波数f1と僅かに異なる周
波数であるので、第3周波数f3も第1周波数f1と僅
かに異なる周波数である。第1周波数f1の第1疑似ラ
ンダム信号と第3周波数f3の第2疑似ランダム信号の
乗算値は、両ランダム信号の各周期の位相が一致したと
き最大値となり、この最大値は周期τで発生する。τ=
P/Δfであり、Pは定数で周波数f1の第1疑似ラン
ダム信号M1と周波数f3の第3疑似ランダム信号M2
の1周期を構成するビット数(クロック数)を表し、Δ
f=f1−f3である。ローパスフィルタの出力からこ
の周期τを求めると、f1は既知であるのでf3が分か
る。f3=f2+xであり、f2は既知であるので周波
数変化手段で変化させた周波数xを求めることができ
る。The third frequency f3 is a frequency obtained by changing the second frequency f2, and is a frequency close to the second frequency f2. Since the second frequency f2 is slightly different from the first frequency f1, the third frequency f3 is also slightly different from the first frequency f1. The multiplied value of the first pseudo-random signal of the first frequency f1 and the second pseudo-random signal of the third frequency f3 becomes the maximum value when the phases of the respective cycles of both random signals coincide with each other, and this maximum value is generated in the period τ. I do. τ =
P / Δf, where P is a constant, a first pseudo-random signal M1 of frequency f1 and a third pseudo-random signal M2 of frequency f3.
Represents the number of bits (the number of clocks) constituting one cycle of
f = f1−f3. When this period τ is obtained from the output of the low-pass filter, f3 is known because f1 is known. Since f3 = f2 + x, and f2 is known, the frequency x changed by the frequency changing means can be obtained.
【0011】請求項2の発明では、前記周波数変化手段
は前記第2振動子に匂いを発生する気体を付着させるも
のである。[0011] In the invention according to claim 2, the frequency changing means causes a gas generating an odor to adhere to the second vibrator.
【0012】振動子に薄い皮膜を塗布し匂いを発生する
気体を付着させると発生する周波数が変化し、この変化
量から気体の濃度などを検出することができる。When a thin film is applied to the vibrator and a gas generating odor is attached thereto, the generated frequency changes, and the concentration of the gas can be detected from the amount of change.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の実施形態の構成を示
す図である。1aは第1水晶振動子で1bはこの振動子
1aにより周波数f1のクロック信号を発生する第1発
振回路であり、2aは第2水晶振動子で2bはこの振動
子2aにより周波数f1と僅かに異なる周波数f2のク
ロック信号を発生する第2発振回路である。3は周波数
変化手段で第2水晶振動子2aの発振周波数を変化させ
るものであり、検体31となる揮発性溶液を格納する容
器32と、乾燥空気を詰めた乾燥空気ボンベ33と、乾
燥空気を減圧する減圧弁34と、乾燥空気流量を制御す
る流量制御弁35とが設けられ、乾燥空気は容器32の
蓋に差し込まれたシリンジ針36で容器32内に送り込
まれ、別のシリンジ針36より乾燥空気と気化した気体
とが第2水晶振動子2aに送られるようになっている。
第2水晶振動子2aの電極上には皮膜が塗布されてお
り、気体の付着により振動数が変化する。この変化した
振動数をf3とする。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention. 1a is a first crystal oscillator, 1b is a first oscillation circuit for generating a clock signal of frequency f1 by the oscillator 1a, 2a is a second crystal oscillator, and 2b is slightly higher than the frequency f1 by the oscillator 2a. The second oscillation circuit generates a clock signal having a different frequency f2. Numeral 3 is a frequency changing means for changing the oscillation frequency of the second quartz oscillator 2a. The container 32 stores a volatile solution serving as a specimen 31, a dry air cylinder 33 filled with dry air, and a dry air cylinder 33. A pressure reducing valve 34 for reducing the pressure and a flow control valve 35 for controlling the flow rate of the dry air are provided, and the dry air is sent into the container 32 by a syringe needle 36 inserted into a lid of the container 32, and is sent from another syringe needle 36. Dry air and vaporized gas are sent to the second crystal resonator 2a.
A film is applied on the electrode of the second quartz-crystal vibrator 2a, and the frequency changes due to gas adhesion. This changed frequency is assumed to be f3.
【0014】第1信号発生器4は周波数f1で所定のパ
ターンの第1疑似ランダム信号M1を発生する。第2信
号発生器5は周波数f2またはf3で信号M1と同じパ
ターンの第2疑似ランダム信号M2を発生する。乗算器
6は信号M1と信号M2とを乗算する。ローパスフィル
タ7は乗算した信号の高周波成分を除去し、演算部8は
乗算した信号の最大相関値間の時間間隔τから周波数の
差Δf=f1−f3を求め、付着した気体による周波数
の変化Δf1=f3−f2=f1−Δf−f2を求め
る。The first signal generator 4 generates a first pseudo random signal M1 having a predetermined pattern at a frequency f1. The second signal generator 5 generates a second pseudo-random signal M2 having the same pattern as the signal M1 at the frequency f2 or f3. The multiplier 6 multiplies the signal M1 and the signal M2. The low-pass filter 7 removes the high-frequency component of the multiplied signal, and the calculation unit 8 obtains the frequency difference Δf = f1−f3 from the time interval τ between the maximum correlation values of the multiplied signal, and the frequency change Δf1 due to the attached gas. = F3−f2 = f1−Δf−f2.
【0015】図2は図1の機能を表したブロック図であ
る。第1発振部1は周波数f1のクロック信号を発生
し、第1信号発生器4で周波数f1の疑似ランダム信号
M1を発生する。第2発振部2はf1と僅かに異なる周
波数f2のクロック信号を発生する。周波数変化手段3
は周波数f2を僅かに異なる周波数f3に変化させる。
第2信号発生器5はこの周波数f2またはf3でM1と
同じパターンの疑似ランダム信号M2を発生する。乗算
器6、ローパスフィルタ7、演算部8の働きは図1で説
明したと同じである。FIG. 2 is a block diagram showing the functions of FIG. The first oscillating unit 1 generates a clock signal of the frequency f1, and the first signal generator 4 generates a pseudo random signal M1 of the frequency f1. The second oscillator 2 generates a clock signal having a frequency f2 slightly different from f1. Frequency changing means 3
Changes the frequency f2 to a slightly different frequency f3.
The second signal generator 5 generates a pseudo random signal M2 having the same pattern as M1 at the frequency f2 or f3. The functions of the multiplier 6, the low-pass filter 7, and the operation unit 8 are the same as those described with reference to FIG.
【0016】図3は第1信号発生器4および第2信号発
生器5で疑似ランダム信号を発生するM系列信号発生器
である。M系列信号発生器は疑似ランダム信号発生手段
として通常用いられる。クロック信号f1,f2または
f3に同期したフリップフロップ7段構成によるシフト
レジスタ11を設け、5段目と7段目のフリップフロッ
プの出力信号を排他的論理和回路12を介して1段目の
フリップフロップに入力し、クロック信号を各段のフリ
ップフロップに供給し、7段目のフリップフロップから
出力信号を得るようにして、クロック信号に同期したM
系列符号を発生することができる。FIG. 3 shows an M-sequence signal generator in which the first signal generator 4 and the second signal generator 5 generate a pseudo-random signal. The M-sequence signal generator is usually used as a pseudo-random signal generator. A shift register 11 having a seven-stage configuration of flip-flops synchronized with the clock signals f1, f2, or f3 is provided, and the output signals of the fifth-stage and seventh-stage flip-flops are output via the exclusive OR circuit 12 to the first-stage flip-flop. The clock signal is supplied to the flip-flop of each stage, and an output signal is obtained from the flip-flop of the seventh stage.
A sequence code can be generated.
【0017】図4に3段のシフトレジスタにより構成さ
れたM系列信号発生器の出力を示す。このようにして発
生したM系列符号は、符号「1」と「0」、または
「+」と「−」の組み合わせによる周期性循環符号であ
り、図4では「1」と「0」の信号を発生している。こ
のM系列信号を循環して発生させる場合の周期は、図3
の場合7ビットなので、27 −1=127個の信号が発
生すると1周期が完了する。そして次の128番目の信
号から前の周期と同一信号を発生し、この周期を繰り返
し循環する。一般にこのM系列信号は部分的にランダム
な信号であるが、自己相関関数を利用する信号として用
いられている。FIG. 4 shows the output of an M-sequence signal generator constituted by three stages of shift registers. The M-sequence code generated in this way is a cyclic cyclic code formed by a combination of codes "1" and "0" or "+" and "-". In FIG. 4, signals of "1" and "0" are used. Has occurred. The cycle when the M-sequence signal is circulated and generated is shown in FIG.
, Since 7 bits are generated, one cycle is completed when 2 7 −1 = 127 signals are generated. Then, the same signal as that of the previous cycle is generated from the next 128th signal, and this cycle is repeatedly circulated. Generally, the M-sequence signal is a partially random signal, but is used as a signal utilizing an autocorrelation function.
【0018】以下に周波数変化手段3で加えた周波数の
変化量Δf1=f3−f2の計測方法について説明す
る。周波数f1とf2は僅かに異なる周波数で、水晶発
振子で発振されるため既知の周波数である。第1信号発
生器4からは周波数f1の疑似ランダム信号M1が発生
し、第2信号発生器5からは周波数f2またはf3の疑
似ランダム信号M2が発生する。疑似ランダム信号M1
とM2は周波数が僅かに異なるが、同一パターンの信号
であり、それぞれの周期をT1とT2とすると、これら
は次式で表される。 T1=P/f1 …(1) T2=P/(f2またはf3) …(2) ここでPは疑似ランダム信号の1周期分のビット数で、
図3のM系列信号発生器の場合、P=127である。な
お、以下では別段の説明をしない限り、f2またはf3
をf3で表す。Hereinafter, a method of measuring the frequency variation Δf1 = f3-f2 added by the frequency varying means 3 will be described. The frequencies f1 and f2 are slightly different frequencies and are known because they are oscillated by a crystal oscillator. The first signal generator 4 generates a pseudo-random signal M1 having a frequency f1, and the second signal generator 5 generates a pseudo-random signal M2 having a frequency f2 or f3. Pseudo-random signal M1
And M2 have slightly different frequencies, but are signals of the same pattern. If the respective periods are T1 and T2, they are expressed by the following equations. T1 = P / f1 (1) T2 = P / (f2 or f3) (2) where P is the number of bits for one period of the pseudo random signal.
In the case of the M-sequence signal generator of FIG. 3, P = 127. In the following, unless otherwise specified, f2 or f3
Is represented by f3.
【0019】図5に示すようにT1,T2の各周期の差
Δtは次式で表される。 Δt=T1−T2=P/f1−P/f3 =P・(f3−f1)/(f1・f3) …(3)As shown in FIG. 5, the difference Δt between the periods T1 and T2 is represented by the following equation. Δt = T1−T2 = P / f1−P / f3 = P · (f3−f1) / (f1 · f3) (3)
【0020】次に、疑似ランダム信号M1,M2がとり
うる最大相関値について説明する。M系列の疑似ランダ
ム信号の特徴の1つに周期的自己相関性がある。図6は
2つの疑似ランダム信号の位相が一致した場合の最大相
関値間の時間τを示す。図5と図6を参照して、τは次
の式で表される。 τ=(T1/Δt)×T2 …(4) 右辺のかっこ内はT1内に含まれるΔtの数を示し、こ
の数だけT2を並べると、図6に示すようにT1とT2
の位相が揃うことを表す。故にこの数にT2を掛けれ
ば、τが求まる。Δf=f3−f1とし、(1),
(2),(3)式を(4)式に代入すると、次のように
なる。 τ=P/Δf …(5)Next, the maximum correlation value that the pseudo random signals M1 and M2 can have will be described. One of the features of the M-sequence pseudo-random signal is periodic autocorrelation. FIG. 6 shows a time τ between the maximum correlation values when the phases of two pseudo-random signals match. Referring to FIGS. 5 and 6, τ is represented by the following equation. τ = (T1 / Δt) × T2 (4) The number in the parenthesis on the right side indicates the number of Δt included in T1, and when T2 is arranged by this number, T1 and T2 are obtained as shown in FIG.
Are aligned. Therefore, multiplying this number by T2 yields τ. Δf = f3-f1, (1),
Substituting equations (2) and (3) into equation (4) yields the following. τ = P / Δf (5)
【0021】M系列の疑似ランダム信号M1とM2を乗
算器6で乗算して、ローパスフィルタ7により高周波成
分を除去すると、図6の下部に示す信号M1・M2が得
られ、これよりτが測定できる。(5)式において、P
は定数であるので、このτが計測できると、Δfを算出
することができる。Δf=f3−f1であり、f1は決
まった周期数なので、f3を得ることができる。図1で
気体分子が第2水晶振動子に付着して減少する周波数の
減少量Δf1=f3−f2であり、f2は定数なので、
この減少量Δf1を算出することができる。When the M-sequence pseudo-random signals M1 and M2 are multiplied by a multiplier 6 and high-frequency components are removed by a low-pass filter 7, signals M1 and M2 shown in the lower part of FIG. 6 are obtained, from which τ is measured. it can. In equation (5), P
Is a constant, and if this τ can be measured, Δf can be calculated. Δf = f3−f1, and f1 is a fixed number of periods, so that f3 can be obtained. In FIG. 1, the amount of decrease in frequency at which gas molecules adhere to the second crystal resonator and decrease is Δf1 = f3−f2, and f2 is a constant.
This reduction amount Δf1 can be calculated.
【0022】次に実施例について説明する。図1におい
て、第1水晶振動子1aと第2水晶振動子2aは周波数
20MHz(f1=f2=20MHz)のATカットさ
れた水晶振動子を使用し、第2水晶振動子2aの電極上
にクロロホルムで希釈されたUcon900000を塗布した。こ
れにより第2水晶振動子2aの質量が増加し、周波数f
2は減少する。最大相関値間の時間τの測定値τ=0.07
673716sec が得られ、(5)式に代入し、図3に示す7
段シフトレジスタを用いると、P=2n −1=127で
あるので、Δf=−1655Hz(周波数は減少するの
で−とする)が得られる。Δf=f2−f1よりf2=
19.998345MHzが得られる。Next, an embodiment will be described. In FIG. 1, an AT-cut crystal unit having a frequency of 20 MHz (f1 = f2 = 20 MHz) is used as a first crystal unit 1a and a second crystal unit 2a, and chloroform is formed on an electrode of the second crystal unit 2a. Ucon 900000 diluted with was applied. As a result, the mass of the second crystal resonator 2a increases, and the frequency f
2 decreases. Measured value of time τ between maximum correlation values τ = 0.07
673716 sec is obtained, and is substituted into the equation (5).
When a stage shift register is used, since P = 2 n -1 = 127, Δf = −1655 Hz (the value is assumed to be − because the frequency decreases) is obtained. From Δf = f2-f1, f2 =
19.998345 MHz is obtained.
【0023】次に、図1の容器32内に検体31として
Hexanoneを用い、測定時間を30sec とした。図7は検
体31の付加による最大相関値間の時間τの変化を示
し、Aは第2水晶振動子2aの電極上にクロロホルムで
希釈されたUcon900000を塗布したときのτを示し、Bは
この塗布した皮膜に検体31が付着して第2水晶振動子
2aの周波数が減少し、(5)式よりτが減少した状態
を示す。Next, the sample 31 is placed in the container 32 shown in FIG.
Hexanone was used and the measurement time was 30 seconds. FIG. 7 shows the change in the time τ between the maximum correlation values due to the addition of the sample 31, A shows τ when Ucon 900000 diluted with chloroform was applied on the electrode of the second quartz oscillator 2 a, and B shows this τ. This shows a state in which the sample 31 adheres to the applied film, the frequency of the second crystal resonator 2a decreases, and τ decreases according to the equation (5).
【0024】図8は検体31の付着による第2水晶振動
子2aの周波数の減少状態を示す。周波数減少量はΔf
1=f3−f2で表される。横軸は測定時間を示し、縦
軸は周波数減少量Δf1(−)を示す。Hexanoneの気体
分子が第2水晶振動子2aに付着する様子を精度よく、
かつ高速に測定することができる。FIG. 8 shows a state in which the frequency of the second quartz-crystal vibrator 2a is reduced due to the adhesion of the sample 31. Frequency decrease is Δf
1 = f3−f2. The horizontal axis indicates the measurement time, and the vertical axis indicates the frequency decrease amount Δf1 (−). Hexanone gas molecules adhere to the second crystal oscillator 2a with high accuracy,
And it can measure at high speed.
【0025】以上は発振素子として水晶振動子を用いた
場合を説明したが、SAWを用いて実験した結果、同様
に周波数の変化を精度よく高速に測定できた。The case where a quartz oscillator is used as the oscillating element has been described above. As a result of an experiment using a SAW, a change in frequency can be similarly measured with high accuracy and high speed.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は、振動子への検体の付着等による周波数の変化を測定
する際に、周波数の変化量のみを測定するため、従来の
ように変化した周波数を測定するのに対して、精度よく
高速に測定することができる。このため、例えばSAW
のような高い周波数を発振する素子の周波数変化も高速
に、かつ高分解能な測定が可能となる。また、回路構成
が簡単なため、安価な装置を提供することができる。As is apparent from the above description, the present invention measures only the amount of change in frequency when measuring the change in frequency due to the attachment of a sample to a vibrator, as in the prior art. In contrast to measuring the changed frequency, it is possible to measure accurately and at high speed. For this reason, for example, SAW
It is also possible to perform high-speed and high-resolution measurement of a change in the frequency of an element that oscillates at a high frequency such as described above. Further, since the circuit configuration is simple, an inexpensive device can be provided.
【図1】本発明の実施形態の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の機能を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating functions of the present invention.
【図3】疑似ランダム信号発生器の構成を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a pseudo random signal generator.
【図4】疑似ランダム信号M1とM2を模式的に示した
図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing pseudo random signals M1 and M2.
【図5】疑似ランダム信号M1とM2の周期の差を説明
する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a difference between the periods of the pseudo random signals M1 and M2.
【図6】疑似ランダム信号M1とM2の最大相関値間の
時間τを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a time τ between the maximum correlation values of the pseudo random signals M1 and M2.
【図7】第2水晶振動子に検体が付着してτが変化する
のを模式的に示した図である。FIG. 7 is a diagram schematically showing that a sample adheres to a second crystal resonator and τ changes.
【図8】検体の付着により周波数が変化する状態を示す
図である。FIG. 8 is a diagram showing a state in which the frequency changes due to the attachment of a sample.
1 第1発振部 1a 第1水晶振動子 1b 第1発振回路 2 第2発振部 2a 第2水晶振動子 2b 第2発振回路 3 周波数変化手段 4 第1信号発生器 5 第2信号発生器 6 乗算器 7 ローパスフィルタ 8 演算部 11 シフトレジスタ 12 排他的論理和回路 31 検体 32 容器 33 乾燥空気ボンベ 34 減圧弁 35 流量制御弁 36 シリンジ針 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st oscillation part 1a 1st crystal oscillator 1b 1st oscillation circuit 2 2nd oscillation part 2a 2nd crystal oscillator 2b 2nd oscillation circuit 3 Frequency change means 4 1st signal generator 5 2nd signal generator 6 Multiplication Instrument 7 Low-pass filter 8 Operation unit 11 Shift register 12 Exclusive OR circuit 31 Sample 32 Container 33 Dry air cylinder 34 Pressure reducing valve 35 Flow control valve 36 Syringe needle
Claims (2)
の出力より第1の疑似ランダム信号を発生する第1信号
発生手段と、この第1周波数f1と僅かに異なる異なる
第2周波数f2で発振する第2振動子と、この第2振動
子の出力より前記第1の疑似ランダム信号と同一パター
ンの第2の疑似ランダム信号を発生する第2信号発生手
段と、前記第2振動子の発振周波数を第3周波数f3に
変化させる周波数変化手段と、前記第1の疑似ランダム
信号と前記第2の疑似ランダム信号とを乗算する乗算器
と、この乗算信号の高周波成分を除去するローパスフィ
ルタと、このローパスフィルタの出力から最大相関値の
発生する時間を求めこの時間から前記周波数変化手段で
変化させた周波数を算出する演算手段とを備えたことを
特徴とする周波数変化測定装置。1. A first signal generating means for generating a first pseudo-random signal from an output of a first vibrator oscillating at a first frequency f1, and a second frequency f2 slightly different from the first frequency f1. A second oscillator that oscillates at the second oscillator, a second signal generator that generates a second pseudo random signal having the same pattern as the first pseudo random signal from an output of the second oscillator, Frequency changing means for changing the oscillation frequency to a third frequency f3, a multiplier for multiplying the first pseudo-random signal by the second pseudo-random signal, and a low-pass filter for removing a high-frequency component of the multiplied signal; Calculating means for calculating the time at which the maximum correlation value occurs from the output of the low-pass filter and calculating the frequency changed by the frequency changing means from the time. Measurement device.
匂いを発生する気体を付着させるものであることを特徴
とする請求項1記載の周波数変化測定装置。2. The frequency change measuring device according to claim 1, wherein said frequency changing means causes a gas generating an odor to adhere to said second vibrator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10068002A JPH11264846A (en) | 1998-03-18 | 1998-03-18 | Frequency change measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10068002A JPH11264846A (en) | 1998-03-18 | 1998-03-18 | Frequency change measuring device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11264846A true JPH11264846A (en) | 1999-09-28 |
Family
ID=13361249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10068002A Pending JPH11264846A (en) | 1998-03-18 | 1998-03-18 | Frequency change measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11264846A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009250807A (en) * | 2008-04-07 | 2009-10-29 | Seiko Epson Corp | Frequency measurement device and measurement method |
| JP2010271091A (en) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Seiko Epson Corp | Frequency measuring device |
-
1998
- 1998-03-18 JP JP10068002A patent/JPH11264846A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009250807A (en) * | 2008-04-07 | 2009-10-29 | Seiko Epson Corp | Frequency measurement device and measurement method |
| JP2010271091A (en) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Seiko Epson Corp | Frequency measuring device |
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