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JPH0113066B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0113066B2
JPH0113066B2 JP8763180A JP8763180A JPH0113066B2 JP H0113066 B2 JPH0113066 B2 JP H0113066B2 JP 8763180 A JP8763180 A JP 8763180A JP 8763180 A JP8763180 A JP 8763180A JP H0113066 B2 JPH0113066 B2 JP H0113066B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electric field
piezoelectric
surface acoustic
voltage
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired
Application number
JP8763180A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5712368A (en
Inventor
Masao Kasahara
Ritsuo Inaba
Kyotaka Wasa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP8763180A priority Critical patent/JPS5712368A/en
Publication of JPS5712368A publication Critical patent/JPS5712368A/en
Publication of JPH0113066B2 publication Critical patent/JPH0113066B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0084Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電圧測定装置に関し、測定電圧領域が
広く、小型で精度の高い電圧測定装置を提供しよ
うとするものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a voltage measuring device, and an object of the present invention is to provide a voltage measuring device that has a wide measuring voltage range, is compact, and has high accuracy.

電圧計に要求される条件としては、入力インピ
ーダンスが高いこと、温度安定性がよいこと、耐
雑音性に優れ、安定していること、耐電圧性がよ
いこと、読取り精度が高いことなどをあげること
ができる。
The requirements for a voltmeter include high input impedance, good temperature stability, excellent noise resistance and stability, good voltage resistance, and high reading accuracy. be able to.

従来、入力インピーダンスの高い電圧計とし
て、真空管電圧計が広く使用されていた。これ
は、真空管を利用しているために、特性がかなり
不安定であり、また、熱雑音が大きいだけでな
く、小型化の困難なものであつた。そのため、近
年になつて、電界効果型トランジスタ(FET)
を用いた電圧計に次第にとつてかわられている。
FETを用いた電圧計は、真空管電圧計と同等の
入力インピーダンスをもち、熱雑音が少なく、小
型化できるという利点をもつている。しかし、
FETの耐電圧性がよくなく、そのためこの電圧
計は通常数10V程度の電圧にしか耐えられず、過
大電圧にきわめて弱いものであつた。
Conventionally, vacuum tube voltmeters have been widely used as voltmeters with high input impedance. Because it uses vacuum tubes, its characteristics are quite unstable, and it not only produces large thermal noise, but is also difficult to miniaturize. Therefore, in recent years, field-effect transistors (FETs)
It is gradually being replaced by a voltmeter using a voltmeter.
Voltmeters using FETs have the same input impedance as vacuum tube voltmeters, have low thermal noise, and have the advantage of being compact. but,
The voltage resistance of the FET was poor, and as a result, this voltmeter could only withstand voltages of several tens of volts, making it extremely vulnerable to excessive voltages.

一方、現在の電子機器において、数百Vから数
千V程度の電圧が使用されることは、それほど珍
しいことではない。このような電子機器の回路電
圧の測定には、FETを用いた電圧計は不適当で
あつた。
On the other hand, it is not uncommon for current electronic devices to use voltages from several hundred volts to several thousand volts. Voltmeters using FETs were inappropriate for measuring circuit voltages of such electronic devices.

本発明は、圧電体に電界を印加すると、その弾
性的な特性が変化することを利用した電圧計を用
いたものであつて、これにより従来の上記電圧計
にあつた問題点を解決したものである。
The present invention uses a voltmeter that takes advantage of the fact that when an electric field is applied to a piezoelectric material, its elastic properties change, thereby solving the problems encountered with the conventional voltmeters. It is.

圧電体に電界を印加すると、この圧電体に歪が
発生し、その弾性的な特性が変化する。かかる特
性の変化は、たとえば圧電体の共振周波数の変化
として観測される。以下に示す実施例では、特に
圧電体に伝搬する弾性表面波の共振特性を利用し
ている。すなわち、弾性表面波の伝搬速度、伝搬
損失、伝搬長が、圧電体に印加される電界に応じ
て変化する。それにより、弾性表面波発振器の発
振周波数が変化する。弾性表面波発振器の構造や
寸法、それを構成する圧電体の材質等が決まれ
ば、その発振周波数の変化から印加電圧を知るこ
とができる。
When an electric field is applied to a piezoelectric material, strain occurs in the piezoelectric material, and its elastic properties change. Such a change in characteristics is observed, for example, as a change in the resonant frequency of the piezoelectric material. In the embodiments shown below, the resonance characteristics of surface acoustic waves propagating in a piezoelectric body are particularly utilized. That is, the propagation speed, propagation loss, and propagation length of the surface acoustic wave change depending on the electric field applied to the piezoelectric body. As a result, the oscillation frequency of the surface acoustic wave oscillator changes. Once the structure and dimensions of the surface acoustic wave oscillator and the material of the piezoelectric body constituting it are determined, the applied voltage can be determined from changes in the oscillation frequency.

第1図に、本発明にかかる電圧測定装置に用い
る電圧計の構成の一例を示す。図において、1は
板状の弾性表面波伝搬媒体で、圧電体材料で構成
されている。2,3は交差指形電極で、公知の弾
性表面波を利用する装置と同様に弾性表面波伝搬
媒体1の一方の主面上に形成されている。4は増
幅器で、その入力端は一方の電極3に、またその
出力端は他方の電極2にそれぞれ接続されてい
る。5はコンデンサで、電極2と増幅器4の出力
端との接続点と出力端子6との間に挿入されてい
る。7は外部電界印加電極で、弾性表面波伝搬媒
体1の一方の主面上で電極2,3間に位置するよ
う形成されている。8は対向電極で、弾性表面波
伝搬媒体1の他方の主面上に、電極7と対向する
よう設けられている。電極2,3,7,8はアル
ミニウムや金などの金属材料をスパツタ法や蒸着
法などの公知の方法で形成することができる。9
は測定すべき外部電界電圧を印加するための入力
端子である。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a voltmeter used in a voltage measuring device according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a plate-shaped surface acoustic wave propagation medium, which is made of a piezoelectric material. Reference numerals 2 and 3 indicate interdigital electrodes, which are formed on one main surface of the surface acoustic wave propagation medium 1, similar to known devices that utilize surface acoustic waves. 4 is an amplifier, the input end of which is connected to one electrode 3, and the output end thereof to the other electrode 2. A capacitor 5 is inserted between the connection point between the electrode 2 and the output end of the amplifier 4 and the output terminal 6. Reference numeral 7 denotes an external electric field applying electrode, which is formed to be located between the electrodes 2 and 3 on one main surface of the surface acoustic wave propagation medium 1. A counter electrode 8 is provided on the other main surface of the surface acoustic wave propagation medium 1 so as to face the electrode 7 . The electrodes 2, 3, 7, and 8 can be formed from a metal material such as aluminum or gold by a known method such as a sputtering method or a vapor deposition method. 9
is an input terminal for applying the external electric field voltage to be measured.

このような構成において、電極2により弾性表
面波伝搬媒体1に表面弾性波を発生させる。弾性
表面波伝搬媒体1の表面を伝搬して来た表面波は
電極3の部分で交番電圧に変換される。この電圧
は増幅器4によつて増幅されて電極2に印加さ
れ、電極2より弾性表面波として再放射される。
In such a configuration, the electrode 2 causes the surface acoustic wave propagation medium 1 to generate a surface acoustic wave. A surface wave propagating on the surface of the surface acoustic wave propagation medium 1 is converted into an alternating voltage at the electrode 3. This voltage is amplified by the amplifier 4 and applied to the electrode 2, and is re-radiated from the electrode 2 as a surface acoustic wave.

上述のようにして一巡したときの位相条件が合
致した周波数成分のみが選択的に増大し、一定の
電圧値で飽和して、発振状態となる。すなわち増
幅器4により帰還型発振器が構成される。出力周
波数は端子6より得られる。
As described above, only the frequency components that meet the phase conditions after one round are selectively increased, saturated at a constant voltage value, and enter an oscillation state. That is, the amplifier 4 constitutes a feedback oscillator. The output frequency is obtained from terminal 6.

入力端子9に測定すべき電圧を印加すると、圧
電体材料から成る弾性表面波伝搬媒体1の電極
7,8間にそれに応じた電界が印加されることに
なる。したがつて電極7,8間の電界に応じて弾
性表面波伝搬媒体1は歪を生じ、電極2,3間に
生じた弾性表面波航路長が変化する。入力端子9
に対する印加電圧が変化すると、弾性表面波伝搬
媒体1の電極7,8間の部分に加えられる電界も
変化する。この電界に応じて弾性表面波航路長が
変化するため、前記位相条件が変化し、出力端子
6に得られる出力周波数は前記電界に応じて変化
する。したがつて、前記出力周波数が前記入力端
子9に印加される電圧に応じて変化する。
When a voltage to be measured is applied to the input terminal 9, a corresponding electric field is applied between the electrodes 7 and 8 of the surface acoustic wave propagation medium 1 made of piezoelectric material. Therefore, the surface acoustic wave propagation medium 1 is distorted depending on the electric field between the electrodes 7 and 8, and the surface acoustic wave path length generated between the electrodes 2 and 3 changes. Input terminal 9
When the voltage applied to the surface acoustic wave propagation medium 1 changes, the electric field applied to the portion between the electrodes 7 and 8 of the surface acoustic wave propagation medium 1 also changes. Since the surface acoustic wave path length changes in accordance with this electric field, the phase condition changes, and the output frequency obtained at the output terminal 6 changes in accordance with the electric field. Therefore, the output frequency changes depending on the voltage applied to the input terminal 9.

圧電体である弾性表面波伝搬媒体1に電界が印
加されると、圧電体結晶に歪が生じ、電極2,3
間の弾性表面波の実効伝搬路長が変化する。そし
て、弾性表面波伝搬媒体1上における電界の有無
で、弾性表面波の伝搬速度が異なつて来る。これ
らの要因によつて、入力端子9への入力電圧に対
応する周波数の出力が端子6に得られる。
When an electric field is applied to the surface acoustic wave propagation medium 1, which is a piezoelectric material, distortion occurs in the piezoelectric crystal, and the electrodes 2, 3
The effective propagation path length of the surface acoustic waves between the two changes. The propagation speed of the surface acoustic wave varies depending on the presence or absence of an electric field on the surface acoustic wave propagation medium 1. These factors result in an output at terminal 6 at a frequency corresponding to the input voltage at input terminal 9.

第2図に入力電圧と出力周波数の変化分との関
係の一例を示す。弾性表面波伝搬媒体1として
は、マグネシウムニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛
系磁器からなる厚さ0.7mm、長さ10mmの圧電体基
板を使用した。そして、弾性表面波の波長が
300μmとなるよう交差指形電極2,3を構成し
た。基本発振周波数は、室温(25℃)で
7.21948MHzとした。外部電界印加電極7に対す
る入力電圧を変化させると、発振周波数の変化分
は図のとおりに変化した。これから、発振周波数
の変化分で、電圧を精度よく測定できることがわ
かる。
FIG. 2 shows an example of the relationship between the input voltage and the change in output frequency. As the surface acoustic wave propagation medium 1, a piezoelectric substrate with a thickness of 0.7 mm and a length of 10 mm made of magnesium niobate titanate lead zirconate ceramic was used. And the wavelength of the surface acoustic wave is
The interdigital electrodes 2 and 3 were configured to have a thickness of 300 μm. The fundamental oscillation frequency is at room temperature (25℃)
It was set to 7.21948MHz. When the input voltage to the external electric field applying electrode 7 was changed, the amount of change in the oscillation frequency changed as shown in the figure. From this, it can be seen that the voltage can be measured accurately based on the change in the oscillation frequency.

第3図A,Bにそれぞれ上記電圧計の変形例を
示す。第3図Aは、外部電界印加電極7を弾性表
面波伝搬媒体1の表面と一定の間隔を置いて平行
に配置した構造を示している。この場合、電極7
をステンレス鋼板などの板材で構成する。同図B
は弾性表面波伝搬媒体1を薄膜とし、それを他の
非圧電材料からなる支持基板10で支持した構造
を示している。このような構造の素子を用いて
も、第1図に示した例と同様に、端子9に対する
入力電圧に応じた出力周波数が得られる。無論、
第3図Bの構造の素子において、外部電界印加電
極7を薄膜状の弾性表面波伝搬媒体1の表面と一
定の間隔をもたせて配置してもよい。
FIGS. 3A and 3B show modified examples of the above-mentioned voltmeter, respectively. FIG. 3A shows a structure in which the external electric field applying electrode 7 is arranged parallel to the surface of the surface acoustic wave propagation medium 1 at a constant distance. In this case, electrode 7
is made of plate material such as stainless steel plate. Figure B
1 shows a structure in which the surface acoustic wave propagation medium 1 is a thin film and is supported by a support substrate 10 made of another non-piezoelectric material. Even if an element having such a structure is used, an output frequency corresponding to the input voltage to the terminal 9 can be obtained as in the example shown in FIG. Of course,
In the element having the structure shown in FIG. 3B, the external electric field applying electrode 7 may be arranged at a constant distance from the surface of the thin film surface acoustic wave propagation medium 1.

弾性表面波伝搬媒体1を構成するための代表的
な材料として、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電磁
器、ニオブ酸マグネシウム−チタン酸鉛−ジルコ
ン酸鉛系圧電磁器、チタン酸鉛系圧電磁器、ジル
コン酸鉛系圧電磁器、チタン酸バリウム系磁器、
ナトリウムリチウムニオベイト系磁器などの磁
器、あるいはビスマスジヤーマネイト、ビスマス
シリケイト、鉛−タイタネイト−ジルコネイト、
リシウムニオベイト、リシウムタンタレイト、水
晶、ロツシエル塩、酸化亜鉛、硫化亜鉛、硫化カ
ドミウム、アルミナイトライトなどの圧電単結晶
をあげることができる。
Typical materials for constructing the surface acoustic wave propagation medium 1 include lead zirconate titanate piezoelectric ceramics, magnesium niobate-lead titanate-lead zirconate piezoelectric ceramics, lead titanate piezoelectric ceramics, and zirconate piezoelectric ceramics. Lead-based piezoelectric ceramics, barium titanate-based porcelain,
Porcelain such as sodium lithium niobate porcelain, or bismuth diamanate, bismuth silicate, lead titanate zirconate,
Examples include piezoelectric single crystals such as lithium niobate, lithium tantalate, quartz, Rothsiel salt, zinc oxide, zinc sulfide, cadmium sulfide, and aluminite.

また、弾性表面波伝搬体1として圧電薄膜を使
用する場合、その支持基板10を構成するための
代表的な材料としては、石英ガラス、硼珪酸ガラ
ス、鉛ガラスなどの非圧電物質をあげることがで
きる。
Further, when a piezoelectric thin film is used as the surface acoustic wave propagator 1, typical materials for forming the support substrate 10 include non-piezoelectric materials such as quartz glass, borosilicate glass, and lead glass. can.

非電圧物質からなる支持基板10上に、圧電薄
膜からなる弾性表面波伝搬媒体1を積層した構造
の素子は、周囲温度の変化に対しても安定に動作
させることができるものである。すなわち、圧電
薄膜からなる弾性表面波伝搬媒体1を非圧電物質
からなる支持基板10上に、互いに弾性温度定数
の温度変化が反対の材料の組合わせを選んで積層
することによつて、両者の温度変化を相殺させ
て、温度特性の安定な素子を実現することができ
る。一例をあげると、石英ガラス基板上に、厚さ
が弾性表面波の波長の40〜50%である酸化亜鉛薄
膜をスパツタ蒸着法で形成した素子では、発振周
波数の温度変化が10ppm/℃以下である。なお、
検出最低電圧は10Vであり、電圧の検出誤差
1000Vで1%以下であつた。
An element having a structure in which a surface acoustic wave propagation medium 1 made of a piezoelectric thin film is laminated on a support substrate 10 made of a non-voltage material can operate stably even under changes in ambient temperature. That is, by laminating the surface acoustic wave propagation medium 1 made of a piezoelectric thin film on the supporting substrate 10 made of a non-piezoelectric material by selecting a combination of materials whose elastic temperature constants have opposite temperature changes, By offsetting temperature changes, it is possible to realize an element with stable temperature characteristics. For example, in a device in which a zinc oxide thin film with a thickness of 40 to 50% of the surface acoustic wave wavelength is formed by sputter deposition on a quartz glass substrate, the temperature change in the oscillation frequency is less than 10 ppm/℃. be. In addition,
The minimum detection voltage is 10V, and the voltage detection error
It was less than 1% at 1000V.

上述の例では、弾性表面波伝搬媒体表面の送波
用の電極と受波用の電極との間の部分に、測定す
べき電圧に対応した電界を印加する構造について
述べたが、交差指形電極部分に電界を印加して歪
を発生させ、それによる共振周波数の変化を利用
しても同様の効果が得られる。
In the above example, we described a structure in which an electric field corresponding to the voltage to be measured is applied to the part between the transmitting electrode and the receiving electrode on the surface of the surface acoustic wave propagation medium. A similar effect can be obtained by applying an electric field to the electrode portion to generate distortion and utilizing the resulting change in the resonant frequency.

第4図は本発明にかかる電圧測定装置の一実施
例を示しており、周囲温度の変化に対する装置の
動作の安定性をより改善することができるもので
ある。
FIG. 4 shows an embodiment of the voltage measuring device according to the present invention, which can further improve the stability of the device's operation against changes in ambient temperature.

これは、第1図に示した構成の電圧計に補償用
の装置を付加したものである。この補償用装置
は、弾性表面波伝搬媒体1′、その一方の表面に
設けられている二組の交差指形電極2′,3′、こ
れら電極2′,3′間に挿入されている増幅器4′、
この増幅器4′の出力端ならびに交差指形電極
3′の一方に接続されているコンデンサ5′で構成
されている。11は減算回路で、コンデンサ5を
通して得られる出力周波数f1と、コンデンサ5′
を通して得られる出力周波数f2との差をとるため
のミキサー(減算回路)である。12は出力端子
である。
This is a voltmeter having the configuration shown in FIG. 1 with a compensation device added. This compensation device consists of a surface acoustic wave propagation medium 1', two sets of interdigital electrodes 2' and 3' provided on one surface of the medium, and an amplifier inserted between these electrodes 2' and 3'. 4′,
It consists of a capacitor 5' connected to the output end of this amplifier 4' and to one of the interdigital electrodes 3'. 11 is a subtraction circuit, which outputs the output frequency f 1 obtained through capacitor 5 and capacitor 5'
This is a mixer (subtraction circuit) for taking the difference between the output frequency f2 obtained through 12 is an output terminal.

補償用装置を構成する弾性表面伝搬媒体1′、
交差指形電極2′,3′、増幅器4′は、それぞれ
弾性表面波伝搬媒体1、交差指形電極2,3、増
幅器4と同じ構成とする。そして、弾性表面波伝
搬媒体1′には、電極7,8に相当する電極7′,
8′を設け、電極7′は電極8と同様に接地し、電
極8′は電極7と同様に外部電界が弾性表面波伝
搬媒体1′に印加されるように入力端子9′を設け
る。
an elastic surface propagation medium 1' constituting a compensation device;
The interdigital electrodes 2', 3' and the amplifier 4' have the same configuration as the surface acoustic wave propagation medium 1, the interdigital electrodes 2, 3, and the amplifier 4, respectively. The surface acoustic wave propagation medium 1' includes electrodes 7', which correspond to the electrodes 7 and 8;
8' is provided, the electrode 7' is grounded like the electrode 8, and the electrode 8' is provided with an input terminal 9' like the electrode 7 so that an external electric field is applied to the surface acoustic wave propagation medium 1'.

上記構成の電圧測定装置によれば、弾性表面波
伝搬媒体1および1′は、電極7,8,7′,8′
により互いに逆方向に外部電界が印加され、出力
端子12には、補償用装置を設けない場合と比較
して、2倍の周波数変化量が得られる。また周波
数の温度安定性が、第1図、第3図に示した構造
のものに比べて2桁ないし1桁向上し、実験によ
れば−20℃から+80℃の温度範囲で1ppm以下で
あつた。さらに、これらを恒温槽に入れると、そ
れが0.01ppmまで改善される。
According to the voltage measuring device having the above configuration, the surface acoustic wave propagation media 1 and 1' are the electrodes 7, 8, 7', 8'.
As a result, external electric fields are applied in mutually opposite directions, and a frequency change twice as large as that in the case where no compensation device is provided is obtained at the output terminal 12. In addition, the temperature stability of the frequency is improved by two to one orders of magnitude compared to the structures shown in Figures 1 and 3, and according to experiments, it is less than 1 ppm in the temperature range from -20℃ to +80℃. Ta. Furthermore, when these are placed in a constant temperature bath, this can be improved to 0.01ppm.

なお上記実施例においては、弾性表面波伝搬媒
体1,1′として、同方向の外部電界に対して互
いに同方向の歪を発生する(すなわち互いに同方
向に分極軸を有する)ものを用いた例について説
明したが、これの代わりに、同方向の外部電界に
対して互いに逆方向の歪を発生する(すなわち互
いに逆方向に分極軸を有する)ものを用いてもよ
い。この場合、電極7′に入力端子9′を接続し、
電極8′を接地電極とする。
In the above embodiment, the surface acoustic wave propagation media 1 and 1' are those that generate strain in the same direction in response to an external electric field in the same direction (that is, have polarization axes in the same direction). However, instead of this, one that generates strain in mutually opposite directions in response to an external electric field in the same direction (that is, has polarization axes in mutually opposite directions) may be used. In this case, connect the input terminal 9' to the electrode 7',
Electrode 8' is used as a ground electrode.

また上記実施例においては、弾性表面波を用い
た例について説明したが、これの代わりにバルク
波を用いてもよい。
Further, in the above embodiment, an example using surface acoustic waves has been described, but bulk waves may be used instead.

以上説明したように、本発明にかかる電圧測定
装置によれば、測定すべき電圧に対応する電界を
圧電体に印加し、その周波数変化で電圧を測定す
るよう構成されているので、その測定電圧の入力
インピーダンスが非常に高く、現用の真空管電圧
計等と同等以上の入力インピーダンスを示す。そ
して、測定可能な電圧の上限値は、圧電体の絶縁
耐圧によつて決まるので、103Vオーダー以上で
ある。また、電圧を周波数に変換して読取る構成
であるため、雑音に対しても安定で、読取り誤差
がない。また、出力信号のデイジタル信号化がき
わめて容易であるので、単に電圧を測定し、その
値を読取るための電圧計としてだけでなく、電圧
を検出し、制御するための用途、たとえば電子複
写機のトナーの帯電度合の検出にも使用すること
ができる。また、測定すべき電圧に対応する電界
を1対の圧電体に印加し、その周波数の差で電圧
を測定するよう構成されているので、温度安定性
が極めて優れている。
As explained above, the voltage measuring device according to the present invention is configured to apply an electric field corresponding to the voltage to be measured to the piezoelectric body and measure the voltage based on the frequency change, so that the measured voltage The input impedance is very high, and the input impedance is equal to or higher than that of current vacuum tube voltmeters. The upper limit of the measurable voltage is determined by the dielectric strength of the piezoelectric material, and is therefore on the order of 10 3 V or more. In addition, since it is configured to convert voltage into frequency and read it, it is stable against noise and has no reading errors. In addition, since it is extremely easy to convert the output signal into a digital signal, it can be used not only as a voltmeter to simply measure voltage and read its value, but also for applications such as detecting and controlling voltage, such as in electronic copying machines. It can also be used to detect the degree of charge of toner. Further, since it is configured to apply an electric field corresponding to the voltage to be measured to a pair of piezoelectric bodies and measure the voltage based on the difference in frequency, the temperature stability is extremely excellent.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明にかかる電圧測定装置に用いる
電圧計の一例を示す全体構成図、第2図はその特
性の説明図、第3図A,Bはそれぞれ電圧計の変
形例を示す要部の構成図、第4図は本発明にかか
る電圧測定装置の一実施例を示す全体構成図であ
る。 1,1′……弾性表面波伝搬媒体(圧電体)、
2,2′,3,3′……交差指形電極(送受波用電
極)、4,4′……増幅器、7,8′……外部電界
印加電極。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an example of a voltmeter used in the voltage measuring device according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of its characteristics, and FIGS. 3A and B are main parts showing modified examples of the voltmeter, respectively. FIG. 4 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the voltage measuring device according to the present invention. 1,1'...Surface acoustic wave propagation medium (piezoelectric material),
2, 2', 3, 3'... interdigital electrodes (wave transmission/reception electrodes), 4, 4'... amplifier, 7, 8'... external electric field application electrodes.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 音波の伝搬媒体としての1対の圧電体を設
け、該各圧電体上に音波の送受のための送受波用
電極を取付け、該送受波用電極に入出力端が接続
されて帰還型発振器を構成する増幅器と、前記1
対の圧電体に互いに逆方向に歪が生じるように外
部電界を導く外部電界印加電極とを前記各圧電体
に対してそれぞれ設け、前記各圧電体に対してそ
れぞれ設けられた増幅器の出力周波数の差から前
記外部電界印加電極により印加された電界の強さ
を検出するように構成したことを特徴とする電圧
測定装置。 2 送受波用電極は、交差指形電極から成り、弾
性表面波を送受するように構成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電圧測定
装置。 3 圧電体は、外部電界印加電極により印加され
る電界の方向と同一方向もしくはそれとは逆方向
に分極軸を有することを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の電圧測定装置。 4 圧電体は、非圧電物質の支持基板上に形成さ
れた圧電薄膜であることを特徴とする特許請求の
範囲第2項記載の電圧測定装置。 5 圧電体に対して、その表面上に形成された外
部電界印加電極もしくはその表面と平行に配置さ
れた外部電界印加電極に測定すべき電圧を加え、
電界を印加することを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の電圧測定装置。
[Claims] 1. A pair of piezoelectric bodies are provided as a propagation medium for sound waves, and a wave transmitting/receiving electrode for transmitting and receiving sound waves is attached on each piezoelectric body, and input and output ends of the wave transmitting/receiving electrodes are provided. an amplifier connected to constitute a feedback oscillator;
An external electric field applying electrode is provided for each of the piezoelectric bodies to guide an external electric field so that strain is generated in opposite directions in the pair of piezoelectric bodies, and the output frequency of the amplifier provided for each of the piezoelectric bodies is A voltage measuring device characterized in that it is configured to detect the strength of the electric field applied by the external electric field applying electrode from the difference. 2. The voltage measuring device according to claim 1, wherein the wave transmitting/receiving electrode is composed of interdigital electrodes and is configured to transmit and receive surface acoustic waves. 3. The voltage measuring device according to claim 1, wherein the piezoelectric body has a polarization axis in the same direction as or in the opposite direction to the direction of the electric field applied by the external electric field applying electrode. 4. The voltage measuring device according to claim 2, wherein the piezoelectric body is a piezoelectric thin film formed on a support substrate made of a non-piezoelectric material. 5 Applying the voltage to be measured to the piezoelectric body to an external electric field applying electrode formed on the surface thereof or an external electric field applying electrode arranged parallel to the surface,
2. The voltage measuring device according to claim 1, wherein an electric field is applied.
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