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JP2006322730A - Sensor device - Google Patents

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Publication number
JP2006322730A
JP2006322730A JP2005143932A JP2005143932A JP2006322730A JP 2006322730 A JP2006322730 A JP 2006322730A JP 2005143932 A JP2005143932 A JP 2005143932A JP 2005143932 A JP2005143932 A JP 2005143932A JP 2006322730 A JP2006322730 A JP 2006322730A
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JP
Japan
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conductive layer
sensor device
dielectric layer
electromagnetic wave
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP2005143932A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoya Asamura
直也 浅村
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.)
Cellcross Corp
Original Assignee
Cellcross Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor device suitable for finding the distribution of pressure, light, temperature, sound pressure, etc., from the distribution of the electromagnetic wave transfer characteristics of a region sandwiched by proper sheet-like conductors. <P>SOLUTION: The first and the second conductive layers 111, 112 of the sensor device 101 are good sheet-shaped conductors. A transceiving element 115 transmits electromagnetic waves to a sensing region 113 sandwiched between them, and measures the intensity, changes in phase, the time of arrival, etc. of the electromagnetic waves, when the electromagnetic waves transmitted out from itself or another transceiving element 115 are transferred via the sensing region 113. A inferring section, provided to an external computer or the like, infers the distribution of transfer characteristic values of the electromagnetic waves in the sensing region 113 from the reception result of the transceiving element 115, and an output section outputs physical amounts, made to correspond to them respectively as distribution of measurements. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、シート状(布状、紙状、箔状、膜状、板状、フィルム状もしくはメッシュ状)の良導体に挟まれた領域の電磁波伝達特性の分布から、圧力や光、温度、音圧などの分布を求めるのに好適なセンサ装置に関する。   The present invention is based on the distribution of electromagnetic wave transmission characteristics in a region sandwiched between sheet-like (cloth-like, paper-like, foil-like, film-like, plate-like, film-like, or mesh-like) good conductors, from pressure, light, temperature, sound. The present invention relates to a sensor device suitable for obtaining a distribution such as pressure.

従来から、シート状(布状、紙状、箔状、板状、メッシュ状など、面としての広がりを持ち、厚さが薄いもの。)の良導体(通信に用いる信号周波数帯において良導体であれば、直流に対する良導体でなくても良い。)を用いた通信装置に関する技術が、本願の発明者らによって提案されている。たとえば、以下の文献では、個別の配線を形成することなく、シート状の部材に埋め込まれた複数の通信素子が信号を中継することにより信号を伝達する通信装置が提案されている。
特開2004−007448号公報
Conventionally, a good conductor in the form of a sheet (cloth, paper, foil, plate, mesh, etc., having a wide surface and a small thickness) (if it is a good conductor in the signal frequency band used for communication) The inventors of the present application have proposed a technology related to a communication device using a good conductor for direct current. For example, in the following documents, a communication device is proposed that transmits a signal by relaying a signal by a plurality of communication elements embedded in a sheet-like member without forming individual wiring.
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-007448

[特許文献1]では、シート状の部材に特別に設けられたコネクタを介して外部の通信機器同士が通信する技術が開示されている。   [Patent Document 1] discloses a technique in which external communication devices communicate with each other via a connector specially provided on a sheet-like member.

そこで、上記のようなシート状の通信装置と同時に利用する場合などに好適な構造を有し、圧力、光、温度、音圧などの各種の物理量を測定するセンサ装置が求められている。   Therefore, there is a need for a sensor device that has a structure suitable for use together with the sheet-like communication device as described above and measures various physical quantities such as pressure, light, temperature, and sound pressure.

本発明は、上記の課題を解決するためのもので、シート状の良導体に挟まれた領域の電磁波伝達特性の分布から、圧力や光、温度、音圧などの分布を求めるのに好適なセンサ装置を提供することを目的とする。   The present invention is for solving the above-described problems, and is a sensor suitable for obtaining the distribution of pressure, light, temperature, sound pressure, and the like from the distribution of electromagnetic wave transmission characteristics in a region sandwiched between sheet-like good conductors. An object is to provide an apparatus.

本発明に係るセンサ装置は、第1導電層、第2導電層、複数の送信部、複数の受信部、推定部、出力部を備え、以下のように構成する。   The sensor device according to the present invention includes a first conductive layer, a second conductive layer, a plurality of transmission units, a plurality of reception units, an estimation unit, and an output unit, and is configured as follows.

まず、第1導電層は、布状、紙状、箔状、膜状、板状、フィルム状もしくはメッシュ状の形状である。   First, the first conductive layer has a cloth shape, a paper shape, a foil shape, a film shape, a plate shape, a film shape, or a mesh shape.

次に、第2導電層は、第1導電層と略等間隔を保つように配置され、布状、紙状、箔状、膜状、板状、フィルム状もしくはメッシュ状の形状である。   Next, the second conductive layer is disposed so as to be substantially equidistant from the first conductive layer, and has a cloth shape, a paper shape, a foil shape, a film shape, a plate shape, a film shape, or a mesh shape.

さらに、複数の送信部は、第1導電層と、第2導電層と、に挟まれる領域に電磁波を送信する。   Further, the plurality of transmission units transmit electromagnetic waves to a region sandwiched between the first conductive layer and the second conductive layer.

そして、複数の受信部は、第1導電層と、第2導電層と、に挟まれる領域を介して、複数のそれぞれから送信された電磁波を受信する。   And a some receiving part receives electromagnetic waves transmitted from each of a plurality via a field sandwiched between the 1st conductive layer and the 2nd conductive layer.

一方、推定部は、複数の送信部の位置と、複数の受信部の位置と、複数の送信部のそれぞれが送信した信号を複数の受信部のそれぞれが受信した際の信号と、から、第1導電層と、第2導電層と、に挟まれる領域の電磁波伝達特性値の分布を推定する。   On the other hand, the estimator includes the positions of the plurality of transmitters, the positions of the plurality of receivers, and the signals when each of the plurality of receivers receives the signals transmitted by the plurality of transmitters. The distribution of electromagnetic wave transmission characteristic values in a region sandwiched between the first conductive layer and the second conductive layer is estimated.

さらに、出力部は、推定された電磁波伝達特性値にあらかじめ対応付けられた値を取得して、当該取得された値の分布を第1導電層と、第2導電層と、に挟まれる領域の測定値の分布として出力する。   Further, the output unit acquires a value associated with the estimated electromagnetic wave transfer characteristic value in advance, and distributes the distribution of the acquired value between the first conductive layer and the second conductive layer. Output as distribution of measured values.

そして、第1導電層と、第2導電層と、は、少なくとも、複数の送信部のそれぞれが送信する電磁波の周波数帯において、良導体である。   The first conductive layer and the second conductive layer are good conductors at least in the frequency band of the electromagnetic wave transmitted by each of the plurality of transmission units.

また、本発明のセンサ装置は、第1導電層と、第2導電層と、の間に、圧力の変化によって当該周波数帯の電磁波の減衰率が変化する部材を配置するように構成することができる。   In addition, the sensor device of the present invention may be configured to dispose a member that changes the attenuation rate of the electromagnetic wave in the frequency band due to a change in pressure between the first conductive layer and the second conductive layer. it can.

また、本発明のセンサ装置は、第1導電層と、第2導電層と、の少なくとも一方は、圧力の変化によって当該周波数帯における抵抗率が変化する部材を用いるように構成することができる。   In addition, the sensor device of the present invention can be configured such that at least one of the first conductive layer and the second conductive layer uses a member whose resistivity in the frequency band changes due to a change in pressure.

また、本発明のセンサ装置は、第1導電層と、第2導電層と、の少なくとも一方は、光をこれらの間に通過させ、第1導電層と、第2導電層と、の間に、光によってキャリアが変化する部材を配置するように構成することができる。   In the sensor device of the present invention, at least one of the first conductive layer and the second conductive layer allows light to pass between them, and between the first conductive layer and the second conductive layer. In addition, a member whose carrier is changed by light can be arranged.

また、本発明のセンサ装置は、第1導電層と、第2導電層と、の間に、温度によってキャリアが変化する部材を配置するように構成することができる。   In addition, the sensor device of the present invention can be configured such that a member whose carrier changes with temperature is disposed between the first conductive layer and the second conductive layer.

また、本発明のセンサ装置において、第1導電層と、第2導電層と、の間に配置される部材は、有機半導体であるように構成することができる。   In the sensor device of the present invention, the member disposed between the first conductive layer and the second conductive layer can be configured to be an organic semiconductor.

また、本発明のセンサ装置は、第1導電層と、第2導電層と、の間に挟まれる領域の周縁部に、電磁波吸収体を配置するように構成することができる。この電磁波吸収体は、第1導電層と、第2導電層と、に接するようにすることができる。   In addition, the sensor device of the present invention can be configured such that an electromagnetic wave absorber is disposed in a peripheral portion of a region sandwiched between the first conductive layer and the second conductive layer. This electromagnetic wave absorber can be in contact with the first conductive layer and the second conductive layer.

また、本発明のセンサ装置は、第1導電層と、第2導電層と、の間に挟まれる領域のうち、電磁波吸収体が配置される領域と、そうでない領域との境界は、鋸形(クサビ形)の形状を有するように構成することができる。   In the sensor device of the present invention, the boundary between the region where the electromagnetic wave absorber is disposed and the region where the electromagnetic wave absorber is not disposed in the region sandwiched between the first conductive layer and the second conductive layer is a saw-tooth shape. It can be configured to have a (wedge shape) shape.

また、本発明のセンサ装置において、第1導電層と、第2導電層と、の間には電圧が印加され、複数の送信部と、複数の受信部と、は、第1導電層と、第2導電層と、の間の電位差を電源電圧として動作するように構成することができる。   In the sensor device of the present invention, a voltage is applied between the first conductive layer and the second conductive layer, and the plurality of transmission units and the plurality of reception units include the first conductive layer, A potential difference between the second conductive layer and the second conductive layer can be used as a power supply voltage.

また、本発明のセンサ装置において、第1導電層と、第2導電層と、を、第1誘電層と、第2誘電層とにかえることとし、これらの層の誘電率を少なくとも、複数の送信部のそれぞれが送信する電磁波の周波数帯において、これらの層に挟まれる領域の誘電率と異なるように構成することができる。   In the sensor device of the present invention, the first conductive layer and the second conductive layer are replaced with the first dielectric layer and the second dielectric layer, and the dielectric constant of these layers is set to at least a plurality of dielectric constants. In the frequency band of the electromagnetic wave transmitted by each of the transmission units, the dielectric constant of the region sandwiched between these layers can be different.

また、本発明のセンサ装置において、第1誘電層と、第2誘電層と、の誘電率は、第1誘電層と、第2誘電層と、に挟まれる領域の誘電率より小さいように構成することができる。   In the sensor device of the present invention, the dielectric constant of the first dielectric layer and the second dielectric layer is configured to be smaller than the dielectric constant of the region sandwiched between the first dielectric layer and the second dielectric layer. can do.

また、本発明のセンサ装置において、第2導電層を誘電層とにかえることとし、誘電層の誘電率を少なくとも、複数の送信部のそれぞれが送信する電磁波の周波数帯において、これらの層に挟まれる領域の誘電率と異なるように構成することができる。   In the sensor device of the present invention, the second conductive layer is replaced with a dielectric layer, and the dielectric constant of the dielectric layer is sandwiched between these layers at least in the frequency band of the electromagnetic wave transmitted by each of the plurality of transmitters. It can be configured to be different from the dielectric constant of the region to be processed.

また、本発明のセンサ装置において、誘電層の誘電率は、第1導電層と、誘電層と、に挟まれる領域の誘電率より小さいように構成することができる。   In the sensor device of the present invention, the dielectric layer can be configured so that the dielectric constant of the dielectric layer is smaller than the dielectric constant of the region sandwiched between the first conductive layer and the dielectric layer.

本発明によれば、上記の課題を解決するためのもので、シート状の良導体に挟まれた領域の電磁波伝達特性の分布から、圧力や光、温度、音圧などの分布を求めるのに好適なセンサ装置を提供することができる。   According to the present invention, in order to solve the above-described problem, it is suitable for obtaining a distribution of pressure, light, temperature, sound pressure, and the like from a distribution of electromagnetic wave transmission characteristics in a region sandwiched between sheet-like good conductors. Can be provided.

以下に本発明の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本願発明の範囲を制限する物ではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。   Embodiments of the present invention will be described below. In addition, embodiment described below is for description and does not restrict | limit the scope of the present invention. Therefore, those skilled in the art can employ embodiments in which each of these elements or all of the elements are replaced with equivalent ones, and these embodiments are also included in the scope of the present invention.

特に、以下で「誘電体」という場合は、必ずしも均質な物質である必要はなく、誘電率の大きな物質や金属の微粒子を混入させたり、波長より小さなそれらの構造体を配列することによって等価的に誘電率を高めたものも含む。   In particular, the term “dielectric material” below does not necessarily have to be a homogeneous material, but it is equivalent by mixing a material with a large dielectric constant or metal fine particles, or arranging those structures smaller than the wavelength. Including those with a higher dielectric constant.

さらに、以下で、「良導体」や「絶縁体」という場合、伝達に使われる電磁波の周波数帯において「良導体」や「絶縁体」として機能すれば十分であり、必ずしも直流の電流に対して「良導体」や「絶縁体」として機能する必要はない。   Furthermore, in the following, when referring to a “good conductor” or “insulator”, it is sufficient to function as a “good conductor” or “insulator” in the frequency band of electromagnetic waves used for transmission. ”Or“ insulator ”.

また、以下で「外界」といった場合、典型的には空中(空気中)を想定するが、土中、水中、真空中等も含む。   In the following description, “outside” is typically assumed to be in the air (in the air), but also includes soil, water, and vacuum.

このほか、「シート状」といったときは、布状、紙状、箔状、板状、メッシュ状、フィルム状など、面としての広がりを持ち、厚さが薄いもの一般をいう。   In addition, the term “sheet shape” generally refers to a cloth shape, a paper shape, a foil shape, a plate shape, a mesh shape, a film shape, etc. that has a wide surface and is thin.

また、以下の説明では、電磁波としてマイクロ波を利用することとしているが、他の波長の電磁波を利用する場合にも、本発明の原理を適用することが可能である。   In the following description, microwaves are used as electromagnetic waves. However, the principles of the present invention can be applied to electromagnetic waves of other wavelengths.

図1、図2は、本発明の実施形態の一つに係るセンサ装置の概要構成を示す平面図、断面図である。以下、これらの図を参照して説明する。   1 and 2 are a plan view and a cross-sectional view showing a schematic configuration of a sensor device according to one embodiment of the present invention. Hereinafter, description will be given with reference to these drawings.

本実施形態に係るセンサ装置101では、シート状の第1導電層111と、これとその面がほぼ平行に配置されるシート状の第2導電層112との間、センシング領域113と、その周縁を取り囲む終端抵抗114とが配置されている。   In the sensor device 101 according to the present embodiment, the sheet-shaped first conductive layer 111 and the sheet-shaped second conductive layer 112 whose surface is arranged substantially in parallel, the sensing region 113 and the periphery thereof And a terminating resistor 114 surrounding the.

したがって、センシング領域113と終端抵抗114とは、第1導電層111と第2導電層112とにサンドイッチ状に挟まれており、これらは層状の単純な構造をなしているため、大面積化が容易で、伸縮可能な柔軟材料や、塗装技術で作成することも可能である。   Therefore, the sensing region 113 and the termination resistor 114 are sandwiched between the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112. Since these have a simple layered structure, the area can be increased. It can be made easily and with a flexible material that can be stretched and with painting techniques.

第1導電層111と第2導電層112との間で電磁波を伝達させるために、複数のマイクロ波の送受信素子115が配置されている。第1導電層111と第2導電層112との間には電圧が印加されており、マイクロ波の送受信素子115は、送受信動作を行っていない間は内蔵するコンデンサや蓄電池にこの電圧によって充電を行い、送受信動作を行うときの電源とする。   In order to transmit electromagnetic waves between the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112, a plurality of microwave transmitting / receiving elements 115 are arranged. A voltage is applied between the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112, and the microwave transmitting / receiving element 115 charges the built-in capacitor or storage battery with this voltage while the transmitting / receiving operation is not performed. The power supply when performing transmission / reception operation.

また、この電圧は、後述する推定部や出力部を構成するコンピュータの電源として利用することも可能である。   Further, this voltage can also be used as a power source for a computer constituting an estimation unit and an output unit described later.

マイクロ波の送受信素子115は、第1導電層111と第2導電層112との間に所定の周波数帯で電磁波を送信し、センシング領域113を介して伝搬してきた電磁波を受信する。したがって、マイクロ波の送受信素子115が、本発明の送信部および受信部として機能する。   The microwave transmitting / receiving element 115 transmits an electromagnetic wave in a predetermined frequency band between the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 and receives the electromagnetic wave propagated through the sensing region 113. Therefore, the microwave transmission / reception element 115 functions as a transmission unit and a reception unit of the present invention.

なお、マイクロ波の送受信素子115は、本図では、第1導電層111を貫通する穴を介して第2導電層112と接続されているが、第1導電層111と第2導電層112との間に挟むように配置することとしても良い。   The microwave transmitting / receiving element 115 is connected to the second conductive layer 112 through a hole penetrating the first conductive layer 111 in this figure, but the first conductive layer 111, the second conductive layer 112, It is good also as arrange | positioning so that it may pinch | interpose between.

第1導電層111と第2導電層112との間のセンシング領域113に絶縁体に相当するものが配置されている場合、第1導電層111のある地点と、これに対向する第2導電層112のある地点と、の間の電位やスカラーポテンシャル・ベクトルポテンシャルを変化させると、第1導電層111と第2導電層112のシート状の形状の面と平行に進行する電磁波が発生し、これがセンシング領域113内部を進むことになる。   In the case where the sensing region 113 between the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 is arranged as an insulator, a point where the first conductive layer 111 is located and the second conductive layer opposite thereto When the potential between the point 112 and the scalar potential / vector potential are changed, an electromagnetic wave traveling in parallel with the sheet-shaped surfaces of the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 is generated. The inside of the sensing area 113 is advanced.

したがって、第1導電層111と第2導電層112とは、伝達される電磁波の周波数帯で良導体であれば十分であり、信号伝達については、直流に対して良導体とする必要はない。なお、後述するように、電源供給を行う場合には、直流に対しても良導体とすることが望ましい。   Therefore, it is sufficient that the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 are good conductors in the frequency band of the transmitted electromagnetic wave, and it is not necessary to make good conductors for direct current for signal transmission. As will be described later, when power is supplied, it is desirable to use a good conductor for direct current.

また、第1導電層111と第2導電層112とは、その間に電磁波を閉じ込めるためのものである。したがって、第1導電層111と第2導電層112の材料に、センシング領域113よりも電磁波伝搬速度が速いものを使用することとして、全反射によりセンシング領域113に封じ込めることとしても良い。   The first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 are for confining electromagnetic waves between them. Therefore, the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 may be confined in the sensing region 113 by total reflection by using a material having an electromagnetic wave propagation speed higher than that of the sensing region 113.

このほか、「良導体」とするのにかえて、第1導電層111と第2導電層112を「誘電体」とし、その誘電率が、電磁波の周波数帯においてセンシング領域113の誘電率と異なるようにしても、電磁波を閉じ込めることが可能である。この場合、第1導電層111と第2導電層112にかわる誘電層の誘電率は、センシング領域113の誘電率よりも小さくするのが、全反射を利用できる点と、素材選択の点で有利である。なお、第1導電層111と第2導電層112にかわる誘電層の誘電率をセンシング領域113の誘電率よりも大きくすることとしても良い。   In addition, instead of “good conductor”, the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 are “dielectric”, and the dielectric constant thereof is different from the dielectric constant of the sensing region 113 in the frequency band of electromagnetic waves. Even so, it is possible to confine electromagnetic waves. In this case, the dielectric constant of the dielectric layer replacing the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 should be smaller than the dielectric constant of the sensing region 113. This is advantageous from the viewpoint of utilizing total reflection and selecting the material. It is. The dielectric constant of the dielectric layer that replaces the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 may be larger than the dielectric constant of the sensing region 113.

また、両層の一方を導電体とし、他方を誘電体として、その導電体の誘電率を調整することにより、センシング領域113に電磁波を閉じ込めることとしても良い。   Alternatively, one of the two layers may be a conductor, and the other may be a dielectric, and the dielectric constant of the conductor may be adjusted to confine electromagnetic waves in the sensing region 113.

このほか、センシング領域113に電磁波を封じ込めるのには、センシング領域113を挟む外側の2層のいずれかに、センシング領域113の誘電率と異なる誘電率の誘電体を用い、他方を誘電体もしくは導電体としても良い。   In addition, in order to contain the electromagnetic wave in the sensing region 113, a dielectric having a dielectric constant different from the dielectric constant of the sensing region 113 is used for one of the two outer layers sandwiching the sensing region 113, and the other is dielectric or conductive. It is good as a body.

すなわち、外側の誘電体の誘電率がセンシング領域113の誘電率よりも十分に大きければ、他方が導電層であっても、反射によって封じ込めが生ずる。金属のような良導体の振舞いを見せていたものが、周波数帯が高くなると高い誘電率材料となることがあるため、このような態様を採用することが望ましい場合もある。   That is, if the dielectric constant of the outer dielectric is sufficiently larger than the dielectric constant of the sensing region 113, even if the other is a conductive layer, confinement occurs due to reflection. It may be desirable to adopt such a mode because a material having a good conductor such as metal may become a high dielectric constant material when the frequency band becomes high.

一方、外側の誘電体の誘電率ε'がセンシング領域113の誘電率εよりも小さい場合には、センシング領域113の厚さをd、境界からの距離をz、外側層における電磁波速度1/(ε'μ)0.5 = c'とし、dが電磁波波長より十分小さい場合、外側層におけるエバネッセント波は、
exp(-0.5d(ω/c')2(1 - ε'/ε)z)
に比例して減衰する。
On the other hand, when the dielectric constant ε ′ of the outer dielectric is smaller than the dielectric constant ε of the sensing region 113, the thickness of the sensing region 113 is d, the distance from the boundary is z, and the electromagnetic wave velocity 1 / ( If ε'μ) 0.5 = c 'and d is sufficiently smaller than the electromagnetic wave wavelength, the evanescent wave in the outer layer is
exp (-0.5d (ω / c ') 2 (1-ε' / ε) z)
Attenuates in proportion to.

したがって、外側層の厚さをDとしたときに、
exp(-0.5d(ω/c')2(1 - ε'/ε)D) << 1
が成立すれば、電磁波は外部には漏れない。なお、外側層の一方を導電層とした場合には、
exp(-d(ω/c')2(1 - ε'/ε)D) << 1
が成立すれば良い。
Therefore, when the thickness of the outer layer is D,
exp (-0.5d (ω / c ') 2 (1-ε' / ε) D) << 1
If is established, electromagnetic waves do not leak outside. If one of the outer layers is a conductive layer,
exp (-d (ω / c ') 2 (1-ε' / ε) D) << 1
Should be satisfied.

また、dが電磁波波長と対比して十分に小さいとはいえず、ある程度厚みを持つ場合、
exp(-(ω/c')((ε/ε' - 1)0.5)D) << 1
が成立すれば、電磁波は外部に漏れない。
In addition, if d is not sufficiently small compared to the electromagnetic wave wavelength and has a certain thickness,
exp (-(ω / c ') ((ε / ε'-1) 0.5 ) D) << 1
If is established, electromagnetic waves do not leak to the outside.

終端抵抗114は、マイクロ波の反射を防止するための電磁波吸収体として機能するものであり、反射を効率的に防止するため、センシング領域113と終端抵抗114との境界は、図3の平面図に示すように、鋸刃形(クサビ形)の形状にすることが望ましい。なお、電磁波吸収体は必ずしも用意する必要はなく、たとえば、第1導電層111と第2導電層112とが、ある部屋の壁面や外面のように、略閉曲面をなす場合である。   The termination resistor 114 functions as an electromagnetic wave absorber for preventing the reflection of microwaves. In order to efficiently prevent the reflection, the boundary between the sensing region 113 and the termination resistor 114 is a plan view of FIG. As shown in FIG. 4, it is desirable to have a saw blade shape (wedge shape). The electromagnetic wave absorber is not necessarily prepared. For example, the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 form a substantially closed curved surface such as a wall surface or an outer surface of a room.

また、本図では、終端抵抗114は、第1導電層111、第2導電層112に直接接触しているが、両者は電気的に絶縁されていても、電磁波を吸収することが可能である。   Further, in this drawing, the termination resistor 114 is in direct contact with the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112, but can absorb electromagnetic waves even if both are electrically insulated. .

図1では、送受信素子115は、センシング領域113の周縁、終端抵抗114の近傍となっているが、これに限られるものではなく、図4に示すように、任意の場所に配置することができる。ただし、後述するように、各場所での電磁波伝搬特性の分布が判明するように配置する必要がある。   In FIG. 1, the transmitting / receiving element 115 is located at the periphery of the sensing region 113 and in the vicinity of the termination resistor 114, but is not limited to this, and can be arranged at an arbitrary location as shown in FIG. 4. . However, as will be described later, it is necessary to arrange so that the distribution of electromagnetic wave propagation characteristics at each location can be found.

さて、センシング領域113の各地点における電磁波伝搬特性は、圧力、光、音圧、温度などの物理量が変化することによって変化する。そこで、本実施形態では、X線CTスキャンと同様の技術によって、電磁波伝搬特性の分布を求め、その特性に対応付けられる物理量を出力することによって、物理量の分布を測定するのである。   Now, the electromagnetic wave propagation characteristics at each point in the sensing region 113 change as the physical quantities such as pressure, light, sound pressure, and temperature change. Therefore, in this embodiment, the distribution of the electromagnetic wave propagation characteristic is obtained by the same technique as the X-ray CT scan, and the physical quantity distribution is measured by outputting the physical quantity associated with the characteristic.

推定部(図示せず)は、各送受信素子115に接続されるコンピュータによって構成され、送受信素子115のそれぞれに順に、同時に1つの送受信素子115だけが一定振幅、一定位相の波動の電磁波(パルスやバーストを採用しても良い。)を発するように制御し、その時の他の送受信素子115が受信する電磁波の強度、位相、到達時間等を測定する。途中の電磁波伝搬特性(電磁波の減衰率やインピーダンス等)が変化すると、送受信素子115が受信する電磁波の強度、位相、到達時間等も変化する。   The estimation unit (not shown) is configured by a computer connected to each transmission / reception element 115, and in each of the transmission / reception elements 115, only one transmission / reception element 115 simultaneously has a constant amplitude and phase wave of electromagnetic waves (pulses and Burst may be employed.) And the intensity, phase, arrival time, etc. of the electromagnetic wave received by the other transmitting / receiving element 115 at that time are measured. When the electromagnetic wave propagation characteristics (such as the attenuation rate and impedance of the electromagnetic wave) change in the middle, the intensity, phase, arrival time, etc. of the electromagnetic wave received by the transmitting / receiving element 115 also change.

したがって、送受信素子115を十分な密度で配置することとし、推定部は、センシング領域113における電磁波伝搬特性の2次元分布を、すでに公知のX線CTスキャンと同じ技術によって推定するのである。   Therefore, the transmitting / receiving elements 115 are arranged with sufficient density, and the estimation unit estimates the two-dimensional distribution of the electromagnetic wave propagation characteristics in the sensing region 113 by the same technique as the already known X-ray CT scan.

なお、CTスキャンでは、送信側からビームを出し、これを受信側で受信して、受信側に到達するまでの透過減衰量から、波動の透過減衰率の分布を算出する。   In the CT scan, a beam is emitted from the transmission side, received by the reception side, and the distribution of the transmission attenuation factor of the wave is calculated from the transmission attenuation amount until reaching the reception side.

出力部(図示せず)もまた、当該コンピュータによって構成され、推定部によって推定された電磁波伝搬特性に対応付けられる物理量(圧力、光の強度、温度、音圧等)を求めて、その分布を出力する。   An output unit (not shown) is also configured by the computer, and obtains a physical quantity (pressure, light intensity, temperature, sound pressure, etc.) associated with the electromagnetic wave propagation characteristics estimated by the estimation unit, and calculates the distribution. Output.

なお、推定部、出力部は、上記のようにソフトウェアが動作するコンピュータによって実現することができるが、専用の電子回路によって構成することとすれば、センサのユニット化や小型化を図ることも可能である。   The estimation unit and the output unit can be realized by a computer on which software operates as described above. However, if the estimation unit and the output unit are configured by a dedicated electronic circuit, it is possible to make the sensor unit or downsize. It is.

以下では、センシング領域113にどのような素材を充填するか、について、さらに詳細に説明する。   Hereinafter, what kind of material is filled in the sensing region 113 will be described in more detail.

(圧力センサ、変位センサ)
センシング領域113に充填する素材として誘電体を採用すると、第1導電層111と第2導電層112との間の圧力によって電磁波の減衰率が変化するため、圧力センサを構成することができる。以下、詳細に説明する。
(Pressure sensor, displacement sensor)
When a dielectric is used as a material to be filled in the sensing region 113, the attenuation rate of electromagnetic waves changes depending on the pressure between the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112, so that a pressure sensor can be configured. Details will be described below.

圧力によって誘電損失が変化し、電磁波の減衰率が変化する材料としては、誘電性の微粒子を混入した素材を採用することができる。   A material mixed with dielectric fine particles can be used as a material whose dielectric loss changes with pressure and whose electromagnetic wave attenuation rate changes.

単純に、上記のように圧力によって誘電損失が変化する部材を使用するのではなく、センシング領域113を空隙(空気や真空等を含む。)や変形可能な誘電体として、第1導電層111と第2導電層112の変位を調べ、これによって圧力を測定する手法もありうる。以下では、これについて説明する。   Instead of using a member whose dielectric loss varies depending on pressure as described above, the sensing region 113 is formed as a void (including air, vacuum, etc.) or a deformable dielectric, and the first conductive layer 111 and There may be a method of measuring the pressure by examining the displacement of the second conductive layer 112. This will be described below.

第1導電層111、第2導電層112の電磁波の周波数帯(角周波数ω)での導電率をσ、センシング領域113の誘電率をεとし、ある地点での第1導電層111と第2導電層112との間の距離、すなわち、センシング領域113の厚さをdとする。   The conductivity of the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 in the frequency band (angular frequency ω) of the electromagnetic wave is σ, and the dielectric constant of the sensing region 113 is ε. The distance between the conductive layer 112, that is, the thickness of the sensing region 113 is defined as d.

両者の透磁率はともにμ、dは電磁波の波長よりも十分小さいものと仮定し、第1導電層111と第2導電層112の表皮深さ
(2/σμω)1/2
は、第1導電層111と第2導電層112の厚さよりも小さいものと仮定すると、電磁波の減衰定数α(距離がxだけ離れると、電界や磁界の強度がexp(-αx)だけ減衰する。)は以下のように与えられる。
α≒(1/d)(εω/2σ)1/2
Both of the magnetic permeability are μ and d are assumed to be sufficiently smaller than the wavelength of the electromagnetic wave, and the skin depth of the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 is assumed.
(2 / σμω) 1/2
Assuming that the thickness is smaller than the thickness of the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112, the electromagnetic wave attenuation constant α (when the distance is separated by x, the strength of the electric field or magnetic field is attenuated by exp (−αx). .) Is given as follows.
α ≒ (1 / d) (εω / 2σ) 1/2

第1導電層111や第2導電層112に圧力がかかると、両者の距離(センシング領域113の厚さ)dが変化するから、減衰定数αの分布を調べれば、変位分布や圧力分布を知ることができる。   When pressure is applied to the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112, the distance between them (the thickness of the sensing region 113) d changes, so that the displacement distribution and pressure distribution can be known by examining the distribution of the attenuation constant α. be able to.

一例として導電性の微粒子を混入した材料を用いてもよい。また、センシング層ではなく、導電層の(信号周波数での)抵抗率が圧力によって変化し、導電層によって減衰率が変化する構造も可能である。これも一例として導電性の微粒子を混入した材料で実現できる。   As an example, a material mixed with conductive fine particles may be used. Further, a structure in which the resistivity (at the signal frequency) of the conductive layer, not the sensing layer, is changed by pressure, and the attenuation factor is changed by the conductive layer is also possible. As an example, this can also be realized by a material mixed with conductive fine particles.

なお、ここでは、上記の仮定のほか、センシング領域113内での電磁波速度をcとして、
|σ/ω| >> ε;
d << 1/α;
(ωε/σ)1.5 << ωd/c << (σ/(ωε))0.5
と仮定している。
In addition to the above assumption, here, the electromagnetic wave velocity in the sensing region 113 is c,
| σ / ω | >>ε;
d << 1 / α;
(ωε / σ) 1.5 << ωd / c << (σ / (ωε)) 0.5
Is assumed.

また、第1導電層111と第2導電層112の複素誘電率を純虚数でσ/ωに比例すると近似しているが、実部が無視できない場合であっても、圧力がかかることによって同様に減衰係数の変化が起きるため、圧力センサとして機能させることができる。圧力計測の感度を高めれば、音圧分布も測定できる。   In addition, the complex dielectric constant of the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 is approximated to be proportional to σ / ω in a pure imaginary number. However, even when the real part cannot be ignored, the same applies due to the pressure applied. Since the damping coefficient changes, the pressure sensor can function. If the sensitivity of pressure measurement is increased, the sound pressure distribution can also be measured.

上記のような理論的計算を基礎とするのはもちろんであるが、図1のように構成したセンサ装置101の第1導電層111や第2導電層112に実際にあらかじめその大きさが判明している圧力を各点に順次かけた上で、その度ごとに、伝搬路特性を推定部によって推定しておき、この圧力値と伝搬路特性の推定値との対応付けを表として記憶しておいて、実際の測定では、この表を参照して過去の推定値(実測値)から現在の圧力値を求めることとしても良い。すなわち、実験による実測値をベースにする手法である。   Of course, the size of the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 of the sensor device 101 configured as shown in FIG. Each time, the propagation path characteristics are estimated by the estimation unit, and the correspondence between the pressure values and the estimated values of the propagation path characteristics is stored as a table. In actual measurement, the present pressure value may be obtained from a past estimated value (actually measured value) with reference to this table. In other words, this is a method based on experimentally measured values.

なお、誘電体には、水分を吸収すると誘電損失が変化する材料もある。これを用いれば、湿度センサを実現することも可能である。   Note that some dielectric materials change dielectric loss when they absorb moisture. If this is used, a humidity sensor can also be realized.

(光センサ、温度センサ)
センシング領域113に充填する素材として、有機半導体などの、光や温度によってキャリア(正孔や過剰電子)の存在密度や移動抵抗が変化する材料を用いれば、光強度分布や温度分布が検出できる。
(Optical sensor, temperature sensor)
If a material whose carrier density (holes or excess electrons) changes in density or movement resistance, such as an organic semiconductor, is used as a material to be filled in the sensing region 113, the light intensity distribution and the temperature distribution can be detected.

この場合は、上記の圧力センサの場合と同様、あらかじめ光強度や温度がわかっている状態での電磁波伝搬路特性の分布を求め、実際にセンサとして機能させる段では、求められた値の線形和となる、と仮定して、計算を行えれば良い。   In this case, as in the case of the pressure sensor described above, the distribution of the electromagnetic wave propagation path characteristics in a state in which the light intensity and temperature are known in advance is obtained, and in the stage of actually functioning as a sensor, a linear sum of the obtained values is obtained. It is only necessary to perform the calculation assuming that

なお、精度や測定範囲を所望のものとするために、マイクロ波の平均減衰率を調節したい場合がある。このときは、センシング領域113を、キャリア変化部材の層と、マイクロ波が減衰しない誘導体の層と、の2層構造とする。キャリア変化部材の層を薄くしたり、厚くしたりすれば、平均減衰率を小さくしたり、大きくしたりできる。   In some cases, it is desired to adjust the average attenuation rate of the microwave in order to obtain the desired accuracy and measurement range. At this time, the sensing region 113 has a two-layer structure of a carrier changing member layer and a derivative layer that does not attenuate microwaves. If the layer of the carrier changing member is thinned or thickened, the average attenuation rate can be reduced or increased.

また、温度によってキャリアの変化する材料をセンシング層に用いれば、温度分布が測定でき、水分を吸収して誘電損失の変化する材料を用いれば、湿度の分布を測定できる。   Further, if a material whose carrier changes with temperature is used for the sensing layer, the temperature distribution can be measured, and if a material which absorbs moisture and changes its dielectric loss is used, the humidity distribution can be measured.

上記実施形態では、センシング領域113として何らかの素材を充填することとしていたが、本実施形態では、センシング領域113に相当する領域において生ずるある送受信素子115から送信された電磁波が第1導電層111や第2導電層112に反射する様子を検知することによって、各種の測定を行う。これは、超音波診断装置(超音波エコー)と同様の原理に基づくものである。   In the above embodiment, the sensing region 113 is filled with some material, but in this embodiment, an electromagnetic wave transmitted from a transmitting / receiving element 115 generated in a region corresponding to the sensing region 113 is transmitted to the first conductive layer 111 or the first conductive layer 111. Various measurements are performed by detecting the state of reflection on the two conductive layers 112. This is based on the same principle as the ultrasonic diagnostic apparatus (ultrasonic echo).

なお、超音波診断装置の技術では、送信側からパルス状のビームを送信し、反射波の到来時刻から、インピーダンスが変化する地点までの距離を計測する。   In the technique of the ultrasonic diagnostic apparatus, a pulsed beam is transmitted from the transmission side, and the distance from the arrival time of the reflected wave to the point where the impedance changes is measured.

図5は、このような実施形態に基づくセンサ装置の実施例の断面図である。以下、本図を参照して説明する。なお、送受信素子115は図示を省略している。   FIG. 5 is a cross-sectional view of an example of a sensor device based on such an embodiment. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG. The transmitting / receiving element 115 is not shown.

第1導電層111や第2導電層112の間には、絶縁体からなるスペーサ121が配置されており、両者の間隔をできるだけ保つようにしている。   A spacer 121 made of an insulator is arranged between the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 so as to keep the distance between them as much as possible.

このような状況下で、圧力によって電磁波が通過するインピーダンスが変化する場合は、その空間的変化率が大きな場所、すなわち、圧力の変化が大きな場所で、電磁波の反射が発生する。このような場合には、第1導電層111と第2導電層112との間のスペーサ121以外の領域に圧力によって誘電損失が変化するような部材を充填することとしても良いし、充填はせず、第1導電層111と第2導電層112として、圧力により抵抗率が変化するような部材を採用することとしても良い。   Under such circumstances, when the impedance through which the electromagnetic wave passes changes due to pressure, the reflection of the electromagnetic wave occurs in a place where the spatial change rate is large, that is, a place where the pressure change is large. In such a case, the region other than the spacer 121 between the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 may be filled with a member whose dielectric loss changes due to pressure, or the filling may not be performed. Instead, as the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112, a member whose resistivity changes with pressure may be employed.

また、スペーサ121が配置されていない場所での第1導電層111と第2導電層112との間隔が変化すると、電磁波のインピーダンスが変化するから、その変化が生じている箇所で反射が発生する。   In addition, when the distance between the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 in a place where the spacer 121 is not changed, the impedance of the electromagnetic wave changes, so that reflection occurs at the place where the change occurs. .

このような反射の影響により、物理量の分布を得るには、超音波診断装置と同様の公知の手法によれば良い。   In order to obtain the distribution of the physical quantity due to the influence of such reflection, a known method similar to that of the ultrasonic diagnostic apparatus may be used.

図6は、他の実施形態にかかるセンサ装置の断面図である。以下、本図を参照して説明する。なお、送受信素子115は図示を省略している。   FIG. 6 is a cross-sectional view of a sensor device according to another embodiment. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG. The transmitting / receiving element 115 is not shown.

本図(a)には圧力や変位がかかっていない状況が、本図(b)には圧力や変位がかかっている状況が、それぞれ図示されている。   This figure (a) shows the situation where no pressure or displacement is applied, and this figure (b) shows the situation where pressure or displacement is applied.

本実施形態では、圧力や変位がかかると、第1導電層111と第2導電層112が接触するようになっている(図中丸で囲まれた部分)。すると、その接点で、より顕著な電磁波の反射が生じる。   In the present embodiment, when pressure or displacement is applied, the first conductive layer 111 and the second conductive layer 112 come into contact with each other (a portion surrounded by a circle in the drawing). Then, more remarkable electromagnetic wave reflection occurs at the contact point.

電磁波は、各場所に配置された送受信素子115から数波長程度のバーストとして放射し、これを、それ自身も含め、すべての送受信素子115で観測して、反射波の到達時間によって反射の生じている箇所を特定してこれを接触部分の場所の推定結果とし、圧力や変位の分布を出力するのである。   The electromagnetic wave is radiated as a burst of several wavelengths from the transmitting / receiving elements 115 arranged at each location, and this is observed by all the transmitting / receiving elements 115 including itself, and reflection occurs due to the arrival time of the reflected wave. The location is identified, and this is used as the estimation result of the location of the contact portion, and the distribution of pressure and displacement is output.

なお、複数の送受信素子115をフェーズドアレイとし、電磁波の送出方向をスキャンし、同じ方向からの電磁波のみを検出する場合には、フェーズドアレイをセンサ装置101の最低一箇所に接続することで、計測が可能である。すなわち、反射波の到達時間によって反射の生じている箇所が特定できる。またこのアレイを複数配置することで、より精度の高い計測が可能となる。   When a plurality of transmission / reception elements 115 are phased arrays, the transmission direction of electromagnetic waves is scanned and only electromagnetic waves from the same direction are detected, measurement is performed by connecting the phased array to at least one location of the sensor device 101. Is possible. That is, the location where reflection occurs can be specified by the arrival time of the reflected wave. In addition, by arranging a plurality of the arrays, it is possible to perform measurement with higher accuracy.

図7は、送受信素子の一部をフェーズドアレイとして利用する様子を示す説明図である。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing a state in which a part of the transmitting / receiving elements is used as a phased array.

センサ装置101の複数の送受信素子115からなるアレイ701について、それぞれが同じ波形の電磁波を送信することとし、その位相をずらすことによって、当該アレイ701全体が発する電磁波の指向性の方向を調整することができる。これがフェーズドアレイである。   The array 701 composed of a plurality of transmitting / receiving elements 115 of the sensor device 101 transmits electromagnetic waves having the same waveform, and the phase of the array 701 is adjusted by adjusting the direction of the directivity of the electromagnetic waves emitted from the array 701 as a whole. Can do. This is a phased array.

そこで、電磁波の指向性の方向702を適宜変更し、センシング領域113をスキャンする。特定の方向に電磁波を送出し、その反射波を観測することによって、レーダと同様の手法により、分布情報を得るのである。   Therefore, the direction 702 of the electromagnetic wave directivity is changed as appropriate, and the sensing area 113 is scanned. By sending out electromagnetic waves in a specific direction and observing the reflected waves, distribution information is obtained by a method similar to radar.

また、センサ装置101の中央部から電磁波を放出し、周縁部に配置された送受信素子115で反射を計測する場合には、周辺の電磁波吸収体となる終端抵抗114は不要である。   Further, when the electromagnetic wave is emitted from the central part of the sensor device 101 and the reflection is measured by the transmission / reception element 115 arranged at the peripheral part, the terminal resistor 114 serving as a peripheral electromagnetic wave absorber is unnecessary.

なお、上記実施形態では、いずれも送受信素子115で送信と受信を行っているが、送信側と受信側を別の素子としても良い。   In the above embodiment, transmission and reception are performed by the transmission / reception element 115, but the transmission side and the reception side may be separate elements.

なお、温度、湿度、光等によりキャリアや抵抗率が変化する材料を用いた場合にも、キャリアや抵抗率が著しく変化する部分では反射が発生する。したがって、上述のような反射検出を基礎とした計測方法を適用して分布情報を得ることが可能である。   Even when a material whose carrier or resistivity changes due to temperature, humidity, light, or the like is used, reflection occurs at a portion where the carrier or resistivity changes significantly. Therefore, it is possible to obtain distribution information by applying a measurement method based on reflection detection as described above.

本発明によれば、上記の課題を解決するためのもので、シート状の良導体に挟まれた領域の電磁波伝達特性の分布から、圧力や光、温度、音圧などの分布を求めるのに好適なセンサ装置を提供することができる。このセンサ装置は、空気中だけでなく、真空中、水中、土中においても利用できる。   According to the present invention, in order to solve the above-described problem, it is suitable for obtaining a distribution of pressure, light, temperature, sound pressure, and the like from a distribution of electromagnetic wave transmission characteristics in a region sandwiched between sheet-like good conductors. Can be provided. This sensor device can be used not only in air but also in vacuum, water and soil.

本発明の実施形態の一つに係るセンサ装置の概要構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the sensor apparatus which concerns on one of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の一つに係るセンサ装置の概要構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the sensor apparatus which concerns on one of embodiment of this invention. センシング領域と終端抵抗の境界の形状を示す平面図である。It is a top view which shows the shape of the boundary of a sensing area | region and termination resistance. 本発明の実施形態の一つに係るセンサ装置の概要構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the sensor apparatus which concerns on one of embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るセンサ装置の実施例の断面図である。It is sectional drawing of the Example of the sensor apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るセンサ装置の実施例の断面図である。It is sectional drawing of the Example of the sensor apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るセンサ装置の実施例の断面図である。It is sectional drawing of the Example of the sensor apparatus which concerns on other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101 センサ装置
111 第1導電層
112 第2導電層
113 センシング領域
114 終端抵抗
115 送受信素子
121 スペーサ
701 アレイ
702 電磁波の指向性の方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Sensor apparatus 111 1st conductive layer 112 2nd conductive layer 113 Sensing area | region 114 Terminating resistance 115 Transmission / reception element 121 Spacer 701 Array 702 Direction of electromagnetic wave directivity

Claims (13)

布状、紙状、箔状、膜状、板状もしくはメッシュ状の形状の第1導電層、
前記第1導電層と略等間隔を保つように配置される布状、紙状、箔状、膜状、板状もしくはメッシュ状の形状の第2導電層、
前記第1導電層と、前記第2導電層と、に挟まれる領域に電磁波を送信する複数の送信部、
前記第1導電層と、前記第2導電層と、に挟まれる領域を介して、前記複数のそれぞれから送信された電磁波を受信する複数の受信部、
前記複数の送信部の位置と、前記複数の受信部の位置と、前記複数の送信部のそれぞれが送信した信号を前記複数の受信部のそれぞれが受信した際の信号と、から、前記第1導電層と、前記第2導電層と、に挟まれる領域の電磁波伝達特性値の分布を推定する推定部、
前記推定された電磁波伝達特性値にあらかじめ対応付けられた値を取得して、当該取得された値の分布を前記第1導電層と、前記第2導電層と、に挟まれる領域の測定値の分布として出力する出力部
を備え、前記第1導電層と、前記第2導電層と、は、少なくとも、前記複数の送信部のそれぞれが送信する電磁波の周波数帯において、良導体であることを特徴とするセンサ装置。
A first conductive layer in the form of a cloth, paper, foil, film, plate or mesh,
A second conductive layer having a cloth shape, a paper shape, a foil shape, a film shape, a plate shape, or a mesh shape, which is disposed so as to be substantially equidistant from the first conductive layer;
A plurality of transmitters for transmitting electromagnetic waves to a region sandwiched between the first conductive layer and the second conductive layer;
A plurality of receiving units for receiving electromagnetic waves transmitted from the plurality of the plurality of electromagnetic waves through a region sandwiched between the first conductive layer and the second conductive layer;
From the position of the plurality of transmission units, the position of the plurality of reception units, and the signal when each of the plurality of reception units receives a signal transmitted from each of the plurality of transmission units, the first An estimation unit that estimates a distribution of electromagnetic wave transmission characteristic values in a region sandwiched between the conductive layer and the second conductive layer;
A value associated with the estimated electromagnetic wave transfer characteristic value is acquired in advance, and a distribution of the acquired value is measured in a region sandwiched between the first conductive layer and the second conductive layer. An output section that outputs as a distribution, wherein the first conductive layer and the second conductive layer are good conductors at least in a frequency band of an electromagnetic wave transmitted by each of the plurality of transmission sections. Sensor device.
請求項1に記載のセンサ装置であって、
前記第1導電層と、前記第2導電層と、の間に、圧力の変化によって当該周波数帯の電磁波の減衰率が変化する部材を配置する
ことを特徴とするセンサ装置。
The sensor device according to claim 1,
A sensor device is provided between the first conductive layer and the second conductive layer, wherein a member that changes an attenuation factor of electromagnetic waves in the frequency band due to a change in pressure is disposed.
請求項1に記載のセンサ装置であって、
前記第1導電層と、前記第2導電層と、の少なくとも一方は、圧力の変化によって当該周波数帯における抵抗率が変化する部材を用いる
ことを特徴とするセンサ装置。
The sensor device according to claim 1,
At least one of the first conductive layer and the second conductive layer uses a member whose resistivity in the frequency band changes due to a change in pressure.
請求項1に記載のセンサ装置であって、
前記第1導電層と、前記第2導電層と、の少なくとも一方は、光をこれらの間に通過させ、
前記第1導電層と、前記第2導電層と、の間に、光によってキャリアが変化する部材を配置する
ことを特徴とするセンサ装置。
The sensor device according to claim 1,
At least one of the first conductive layer and the second conductive layer allows light to pass between them;
A member in which a carrier is changed by light is disposed between the first conductive layer and the second conductive layer.
請求項1に記載のセンサ装置であって、
前記第1導電層と、前記第2導電層と、の間に、温度によってキャリアが変化する部材を配置する
ことを特徴とするセンサ装置。
The sensor device according to claim 1,
A sensor device in which a member whose carrier changes with temperature is disposed between the first conductive layer and the second conductive layer.
請求項4または5に記載のセンサ装置であって、
前記第1導電層と、前記第2導電層と、の間に配置される部材は、有機半導体である
ことを特徴とするセンサ装置。
The sensor device according to claim 4 or 5,
The member arranged between the first conductive layer and the second conductive layer is an organic semiconductor.
請求項1から6のいずれか1項に記載のセンサ装置であって、
前記第1導電層と、前記第2導電層と、の間に挟まれる領域の周縁部に、電磁波吸収体を配置する
ことを特徴とするセンサ装置。
The sensor device according to any one of claims 1 to 6,
An electromagnetic wave absorber is disposed in a peripheral portion of a region sandwiched between the first conductive layer and the second conductive layer. A sensor device.
請求項7に記載のセンサ装置であって、
前記第1導電層と、前記第2導電層と、の間に挟まれる領域のうち、前記電磁波吸収体が配置される領域と、そうでない領域との境界は、鋸形の形状を有する
ことを特徴とするセンサ装置。
The sensor device according to claim 7,
Of the regions sandwiched between the first conductive layer and the second conductive layer, the boundary between the region where the electromagnetic wave absorber is disposed and the region where the electromagnetic wave absorber is not disposed has a saw-shaped shape. A characteristic sensor device.
請求項1から8のいずれか1項に記載のセンサ装置であって、
前記第1導電層と、前記第2導電層と、の間には電圧が印加され、
前記複数の送信部と、前記複数の受信部と、は、前記第1導電層と、前記第2導電層と、の間の電位差を電源電圧として動作する
ことを特徴とするセンサ装置。
The sensor device according to any one of claims 1 to 8,
A voltage is applied between the first conductive layer and the second conductive layer,
The plurality of transmitting units and the plurality of receiving units operate using a potential difference between the first conductive layer and the second conductive layer as a power supply voltage.
布状、紙状、箔状、膜状、板状もしくはメッシュ状の形状の第1誘電層、
前記第1誘電層と略等間隔を保つように配置される布状、紙状、箔状、膜状、板状もしくはメッシュ状の形状の第2誘電層、
前記第1誘電層と、前記第2誘電層と、に挟まれる領域に電磁波を送信する複数の送信部、
前記第1誘電層と、前記第2誘電層と、に挟まれる領域を介して、前記複数のそれぞれから送信された電磁波を受信する複数の受信部、
前記複数の送信部の位置と、前記複数の受信部の位置と、前記複数の送信部のそれぞれが送信した信号を前記複数の受信部のそれぞれが受信した際の信号と、から、前記第1誘電層と、前記第2誘電層と、に挟まれる領域の電磁波伝達特性値の分布を推定する推定部、
前記推定された電磁波伝達特性値にあらかじめ対応付けられた値を取得して、当該取得された値の分布を前記第1誘電層と、前記第2誘電層と、に挟まれる領域の測定値の分布として出力する出力部
を備え、前記第1誘電層と、前記第2誘電層と、の誘電率は、少なくとも、前記複数の送信部のそれぞれが送信する電磁波の周波数帯において、前記第1誘電層と、前記第2誘電層と、に挟まれる領域の誘電率と異なる
ことを特徴とするセンサ装置。
A first dielectric layer in the form of a cloth, paper, foil, film, plate or mesh;
A second dielectric layer in a cloth-like, paper-like, foil-like, film-like, plate-like or mesh-like shape arranged so as to be substantially equidistant from the first dielectric layer;
A plurality of transmitters for transmitting electromagnetic waves to a region sandwiched between the first dielectric layer and the second dielectric layer;
A plurality of receiving units for receiving electromagnetic waves transmitted from the plurality of the plurality of receiving units via a region sandwiched between the first dielectric layer and the second dielectric layer;
From the position of the plurality of transmission units, the position of the plurality of reception units, and the signal when each of the plurality of reception units receives a signal transmitted from each of the plurality of transmission units, the first An estimation unit for estimating a distribution of electromagnetic wave transfer characteristic values in a region sandwiched between the dielectric layer and the second dielectric layer;
A value associated with the estimated electromagnetic wave transfer characteristic value is acquired in advance, and the distribution of the acquired value is measured in a region sandwiched between the first dielectric layer and the second dielectric layer. The first dielectric layer and the second dielectric layer have a dielectric constant at least in the frequency band of the electromagnetic wave transmitted by each of the plurality of transmission units. The sensor device is characterized in that the dielectric constant of a region sandwiched between the layer and the second dielectric layer is different.
請求項10に記載のセンサ装置であって、
前記第1誘電層と、前記第2誘電層と、の誘電率は、前記第1誘電層と、前記第2誘電層と、に挟まれる領域の誘電率より小さい
ことを特徴とするセンサ装置。
The sensor device according to claim 10,
The sensor device according to claim 1, wherein a dielectric constant of the first dielectric layer and the second dielectric layer is smaller than a dielectric constant of a region sandwiched between the first dielectric layer and the second dielectric layer.
布状、紙状、箔状、膜状、板状もしくはメッシュ状の形状の誘電層、
前記第1誘電層と略等間隔を保つように配置される布状、紙状、箔状、膜状、板状もしくはメッシュ状の形状の導電層、
前記誘電層と、前記導電層と、に挟まれる領域に電磁波を送信する複数の送信部、
前記誘電層と、前記導電層と、に挟まれる領域を介して、前記複数のそれぞれから送信された電磁波を受信する複数の受信部、
前記複数の送信部の位置と、前記複数の受信部の位置と、前記複数の送信部のそれぞれが送信した信号を前記複数の受信部のそれぞれが受信した際の信号と、から、前記誘電層と、前記導電層と、に挟まれる領域の電磁波伝達特性値の分布を推定する推定部、
前記推定された電磁波伝達特性値にあらかじめ対応付けられた値を取得して、当該取得された値の分布を前記誘電層と、前記導電層と、に挟まれる領域の測定値の分布として出力する出力部
を備え、前記誘電層の誘電率は、少なくとも、前記複数の送信部のそれぞれが送信する電磁波の周波数帯において、前記誘電層と、前記導電層と、に挟まれる領域の誘電率と異なる
ことを特徴とするセンサ装置。
A dielectric layer in the form of a cloth, paper, foil, film, plate or mesh,
A conductive layer having a cloth shape, a paper shape, a foil shape, a film shape, a plate shape, or a mesh shape, which is disposed so as to be substantially equidistant from the first dielectric layer;
A plurality of transmitters that transmit electromagnetic waves to a region sandwiched between the dielectric layer and the conductive layer;
A plurality of receiving units that receive electromagnetic waves transmitted from each of the plurality of regions via a region sandwiched between the dielectric layer and the conductive layer;
From the position of the plurality of transmission units, the position of the plurality of reception units, and the signal when each of the plurality of reception units receives a signal transmitted from each of the plurality of transmission units, the dielectric layer And an estimation unit that estimates a distribution of electromagnetic wave transfer characteristic values of a region sandwiched between the conductive layers,
A value associated in advance with the estimated electromagnetic wave transfer characteristic value is acquired, and a distribution of the acquired value is output as a distribution of measured values in a region sandwiched between the dielectric layer and the conductive layer. The dielectric layer has a dielectric constant different from that of a region sandwiched between the dielectric layer and the conductive layer at least in the frequency band of the electromagnetic wave transmitted by each of the plurality of transmission units. A sensor device.
請求項12に記載のセンサ装置であって、
前記誘電層の誘電率は、前記誘電層と、前記導電層と、に挟まれる領域の誘電率より小さい
ことを特徴とするセンサ装置。
The sensor device according to claim 12,
The dielectric constant of the said dielectric layer is smaller than the dielectric constant of the area | region pinched | interposed into the said dielectric layer and the said conductive layer. The sensor apparatus characterized by the above-mentioned.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010237065A (en) * 2009-03-31 2010-10-21 Japan Fine Ceramics Center Surface temperature distribution detection device and pipe thinning detection method using the same
KR101578474B1 (en) * 2014-01-29 2015-12-18 한국과학기술원 Method of manufacturing customized radar absorbing structure having variable electromagnetic characteristics using single composite and Radar absorbing structure thereby
JP2019090762A (en) * 2017-11-16 2019-06-13 アズビル株式会社 Temperature sensor

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