CN115298841A - 压电同轴传感器 - Google Patents
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Abstract
压电同轴传感器(1)具备：由导线构成的中心导体(11)；包覆中心导体(11)的外周面的高分子压电体层(12)；包围高分子压电体层(12)的外周面的第一外部导体(13)；包覆第一外部导体(13)的外周面的第一护套层(14)；以及包围第一护套层(14)的外周面的第二外部导体(15)，基于在高分子压电体层(12)产生的感应电荷而在中心导体(11)与第一外部导体(13)之间产生电压。
Description
技术领域
本发明涉及作为抑制外来噪声的特性的耐噪声特性优良的压电同轴传感器。
背景技术
公知有在同轴线缆的中心导体与外部导体之间配置有压电元件的压电同轴传感器。压电同轴传感器经由中心导体和外部导体来检测在从该传感器的外周面施加力的情况下产生的压电元件的电压，由此检测该力。利用该性质来检测设置压电同轴传感器的被测定物的变形、对被测定物施加的力、振动等。这样的压电同轴传感器的压电元件通常使用高分子压电体。
在下述专利文献1中，记载了作为这样的压电同轴传感器的压电同轴线缆。该压电同轴线缆由中心导体、包覆中心导体的外周面的高分子压电体层、包围高分子压电体层的外周面的外部导体、及包覆外部导体的外周面的护套层构成。
专利文献1：日本特开2017-183570号公报
但是，上述专利文献1所记载的压电同轴传感器易受到外部的电磁场等的影响，追求具有更高的耐噪声特性的压电同轴传感器。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种具有优良的耐噪声特性的压电同轴传感器。
为了解决上述课题，本发明的压电同轴传感器的特征在于，具备：中心导体，包括导线；高分子压电体层，包覆上述中心导体的外周面；第一外部导体，包围上述高分子压电体层的外周面；第一护套层，包覆上述第一外部导体的外周面；以及第二外部导体，包围上述第一护套层的外周面，基于在上述高分子压电体层产生的感应电荷而在上述中心导体与上述第一外部导体之间产生电压。
根据这样的压电同轴传感器，第二外部导体作为屏蔽层起作用，能够抑制外部的电磁场等的影响到达中心导体、第一外部导体。因此，能够抑制因外部的电磁场等而导致噪声叠加到中心导体、第一外部导体。因此，本发明的压电同轴传感器能够具有优良的耐噪声特性。
另外，优选上述压电同轴传感器具备包覆上述第二外部导体的外周面的第二护套层。
通过第二护套层，能够将作为屏蔽层起作用的第二外部导体的外周面与外部绝缘。因此，能够进一步抑制噪声经由第二外部导体而叠加到中心导体、第一外部导体。
另外，优选上述第一外部导体是多个导线被卷绕为包围上述高分子压电体层的外周面而成的，在上述高分子压电体层与上述第一外部导体之间还具备第一金属箔层，该第一金属箔层被卷绕为包围上述高分子压电体层的外周面，并与上述高分子压电体层和上述第一外部导体接触。
在该情况下，即使在构成第一外部导体的导线不均匀的情况下，由于第一金属箔层与高分子压电体层接触，所以能够抑制周向的电阻的不均匀。
或者，优选上述第一外部导体是多个导线被卷绕为包围上述高分子压电体层的外周面而成的，上述压电同轴传感器还具备第一金属箔层，该第一金属箔层被卷绕为包围上述第一外部导体的外周面。
通过这样的结构，在第一外部导体与第一金属箔层接触的情况下，第一外部导体的电阻与第一金属箔层的电阻的合成电阻低于第一外部导体单体的电阻，因此能够提高压电同轴传感器的性能。另外，在该情况下，即使构成第一外部导体的导线不均匀，也能够通过第一金属箔层抑制周向的电流的不均匀，能够实现性能的稳定化。另外，即使在构成第一外部导体的导线不均匀而形成缝隙的情况下，由于遍及整周地被第一金属箔层覆盖，所以也能够抑制外来电磁波等引起的噪声叠加。
在该情况下，优选上述第一金属箔层与上述第一外部导体接触。
第一金属箔层与第一外部导体接触，从而即使在构成第一外部导体的导线不均匀的情况下，也能够通过第一外部导体和第一金属箔层来抑制周向的电阻的不均匀。
或者，优选上述第一外部导体使多个导线被卷绕为包围上述高分子压电体层的外周面而成的，上述压电同轴传感器还具备第一带金属膜的薄膜，该第一带金属膜的薄膜被卷绕为包围上述第一外部导体的外周面，并在由树脂构成的带状的薄膜的至少一个面设置有金属膜。
在该情况下，在金属膜与第一外部导体接触的情况下，由于第一外部导体的电阻与第一带金属膜的薄膜的金属膜的电阻的合成电阻低于第一外部导体单体的电阻，所以能够提高压电同轴传感器的性能。另外，在该情况下，即使构成第一外部导体的导线不均匀，也能够通过第一带金属膜的薄膜的金属膜来抑制周向的电流的不均匀，能够实现性能的稳定化。另外，即使在构成第一外部导体的导线不均匀而形成微小的缝隙的情况下，由于遍及整周地被金属膜覆盖，所以也能够抑制外来电磁波等引起的噪声叠加。
另外，在第一金属膜侧朝向第一外部导体侧、薄膜侧朝向第一护套层侧的状态下将第一带金属膜的薄膜卷绕在第一外部导体上，从而覆盖第一外部导体与金属膜的绝缘体成为第一带金属膜的薄膜的薄膜与第一护套层双层，由此能够减少第一外部导体与第二外部导体间的绝缘间电容。因此，在压电同轴传中的测量信号的传输上变得有利，特别是能够期待高频侧的传输特性的提高。
在该情况下，优选设置于上述第一带金属膜的薄膜的上述薄膜的一个面的上述金属膜与上述第一外部导体接触。
第一带金属膜的薄膜的金属膜与第一外部导体接触，从而即使在构成第一外部导体13的导线不均匀的情况下，也能够通过第一外部导体与金属膜来抑制周向的电阻的偏差。
另外，在该情况下，上述第一带金属膜的薄膜的上述金属膜也可以是单层的金属膜。
在该情况下，与金属膜为多层的金属膜的情况相比，能够减薄第一带金属膜的薄膜的膜厚，能够减小压电同轴传感器的外径。进一步，与金属膜为多层的情况相比，易将压电同轴传感器轻型化、柔软化，能够成为小且轻型的压电同轴传感器。这样的压电同轴传感器因自重轻而能够抑制振动体的振动的阻碍，能够更准确地测量该振动。另外，这样的压电同轴传感器因柔软而能够使附着的被测量物的形状多样化，能够期待与被测量物的动作相应的高性能的测量。
或者，在该情况下，上述第一带金属膜的薄膜的上述金属膜也可以是多层的金属膜。
在该情况下，与金属膜为单层的情况相比，能够容易地进行电阻的调整、金属膜与薄膜的紧贴性的调整。另外，即使在金属层的一部分使用如铜那样表面易生锈的金属，也能够通过露出于表面的金属层使用不易生锈的金属来进行表面保护。
另外，即使具有在一部分的金属膜形成有针孔或者一部分的金属膜的膜厚比设计值薄这样的不良状况，也能够通过其他金属膜改善该不良状况，能够抑制周向的膜电阻的不均匀，能够抑制不良状况引起的压电同轴传感器的性能的下降。
另外，优选上述第二外部导体是多个导线被卷绕为包围上述第一护套层的外周面而成的，上述压电同轴传感器还具备第二金属箔层，该第二金属箔层以包围上述第一护套层的外周面的方式卷绕在上述第二外部导体的内侧或外侧。
在该情况下，即使在构成第二外部导体的导线不均匀的情况下，也能够通过第二金属箔层来抑制欲通过第二外部导体间的电磁波等。因此，能够进一步降低噪声。
在该情况下，优选上述第二金属箔层与上述第二外部导体接触。
第二金属箔层与第二外部导体接触，从而即使不将第二金属箔层与第二外部导体分别接地，也能够通过将一方接地来将第二外部导体和第二金属箔层作为屏蔽件。
或者，优选上述第二外部导体是多个导线被卷绕为包围上述第一护套层的外周面而成的，上述压电同轴传感器还具备第二带金属膜的薄膜，该第二带金属膜的薄膜以包围上述第一护套层的外周面的方式卷绕在上述第二外部导体的内侧或外侧，并在由树脂构成的带状的薄膜的至少一个面设置有金属膜。
在该情况下，即使在构成第二外部导体的导线不均匀的情况下，也能够通过第二带金属膜的薄膜的金属膜来抑制欲通过第二外部导体的导线间的电磁波等。因此，能够进一步降低噪声。
在该情况下，优选设置于上述第二带金属膜的薄膜的上述薄膜的一个面的上述金属膜与上述第二外部导体接触。
通过第二带金属膜的薄膜的金属膜与第二外部导体接触，从而即使不将该金属膜与第二外部导体分别接地，也能够通过将一方接地来将第二外部导体和该金属膜作为屏蔽件。
在该情况下，上述第二带金属膜的薄膜的上述金属膜也可以是单层的金属膜。
在该情况下，与金属膜为多层的金属膜的情况相比，能够减薄第二带金属膜的薄膜的膜厚，能够减小压电同轴传感器的外径。进一步，与金属膜为多层的情况相比，易将压电同轴传感器轻型化、柔软化，能够为小且轻型的压电同轴传感器。这样的压电同轴传感器因自重轻而能够抑制振动体的振动的阻碍，能够更加准确地测量该振动。另外，压电同轴传感器因柔软而能够使附着的被测量物的形状多样化，能够期待与被测量物的动作相应的高性能的测量。
或者，上述第二带金属膜的薄膜的上述金属膜也可以是多层的金属膜。
在该情况下，与金属膜为单层的情况相比，能够容易地进行电阻的调整、金属膜与薄膜的紧贴性的调整。另外，即使在金属层的一部分使用如铜那样表面容易生锈的金属的情况下，也能够通过露出于表面的金属层使用不易生锈的金属来进行表面保护。
另外，即使具有在一部分的金属膜形成有针孔或者一部分的金属膜的膜厚比设计值薄这样的不良状况，也能够通过其他金属膜改善该不良状况，能够抑制周向的膜电阻的不均匀，能够抑制不良状况引起的压电同轴传感器的性能的下降。
如以上那样，根据本发明，提供一种具有优良的耐噪声特性的压电同轴传感器。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的压电同轴传感器的图。
图2是表示图1的压电同轴传感器的与长度方向垂直的截面中的构造的图。
图3是表示本发明的第二实施方式的压电同轴传感器的图。
图4是表示本发明的第三实施方式的压电同轴传感器的图。
图5是表示第三实施方式中的第一带金属膜的薄膜的变形例的图。
图6是表示实施例中的示波器的波形的图。
图7是表示比较例中的示波器的波形的图。
图8是表示拍打实施例的压电同轴传感器时的示波器的波形的图。
具体实施方式
以下，与附图一同例示用于实施本发明的压电同轴传感器的方式。以下例示的实施方式是为了容易理解本发明，而不是用于限定性解释本发明。本发明能够不脱离其主旨而由以下的实施方式进行变更、改进。另外，在本说明书中，为了便于理解，有时夸张地示出各部件的尺寸。
(第一实施方式)
图1是表示本实施方式的压电同轴传感器的图。如图1所示，本实施方式的压电同轴传感器1具备中心导体11、高分子压电体层12、第一外部导体13、第一护套层14、第二外部导体15及第二护套层16。
中心导体11由多个导线的绞线构成。该中心导体11所包括的导线由导体构成，并不特别限制，作为这样的导体，例如，可举出由铜、铝、镀锡软铜合金等构成的导线。此外，在图1中，示出了中心导体11如上述那样由多个导线的绞线构成的例子，但中心导体11也可以由导电性的单线构成。另外，各个导线的截面形状并不局限于圆形，也可以是矩形。另外，中心导体11也可以是导线与绝缘性的线材的绞线。
高分子压电体层12为包覆中心导体11的外周面的层。在本实施方式中，高分子压电体层12与中心导体11的外周面接触。高分子压电体层12由表现出压电性的高分子构成，作为这样的高分子，例如，能够举出聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乳酸、聚脲等。高分子压电体层12通过挤压成型等将截面的外形形成为大致圆形。此外，高分子压电体层12也可以通过将由高分子压电体构成的带状的薄膜卷绕于中心导体11而构成。在该情况下，该薄膜既可以以螺旋卷绕的方式卷绕，也可以以纵向绕包的方式卷绕。
第一外部导体13为包围高分子压电体层12的外周面的导体。在本实施方式中，第一外部导体13与高分子压电体层12的外周面接触。第一外部导体13构成为将多个导线朝同一方向呈螺旋状卷绕。这样的第一外部导体13只要由导体构成即可，并不特别限制，例如由与中心导体11相同的导体构成。此外，在图1中，示出作为第一外部导体13将多个导线呈螺旋状卷绕的例子，但第一外部导体13也可以是编织了多个导线而成的线网。
如上述那样，高分子压电体层12与中心导体11的外周面接触，第一外部导体13与高分子压电体层12的外周面接触。因此，在对压电同轴传感器1施加的外力传递至高分子压电体层12并在该高分子压电体层12产生感应电荷的情况下，基于在高分子压电体层12产生的感应电荷而在中心导体11与第一外部导体13之间产生电压。因此，通过将中心导体11与第一外部导体13之间的电压向该压电同轴传感器1的外侧诱导并测量，由此能够测量对该压电同轴传感器1施加的力。
图2是表示图1的压电同轴传感器1的与长度方向垂直的截面中的构造的图。第一护套层14为包覆第一外部导体13的外周面的层。如图1、图2所示，在本实施方式中，第一护套层14由内侧第一护套层14a和外侧第一护套层14b构成。
内侧第一护套层14a通过由树脂构成的带状的薄膜14at构成，薄膜14at呈螺旋状卷绕在第一外部导体13的外周面上。在薄膜14at的任一面均未设置粘接层，内侧第一护套层14a不与第一外部导体13粘接。作为薄膜14at的材料，不特别限制，例如，能够举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚丙烯等绝缘性的树脂。此外，也可以在薄膜14at的一个面上设置粘接层，但从在引出第一外部导体13时、内侧第一护套层14a与第一外部导体13能够容易地剥离的观点出发，优选如上述那样在薄膜14at的任一面均未设置粘接层。
如图2所示，外侧第一护套层14b通过由树脂构成的带状的薄膜14bt和设置在薄膜14bt的一个面上的粘接层14ba构成。薄膜14bt的粘接层14ba朝向内侧第一护套层14a侧，并呈螺旋状卷绕在内侧第一护套层14a的外周面上。此外，在图1的例子中，外侧第一护套层14b的薄膜14bt与内侧第一护套层14a的薄膜14at朝同一方向卷绕，但外侧第一护套层14b的薄膜14bt与内侧第一护套层14a的薄膜14at也可以朝相反方向卷绕。另外，也可以将薄膜14at及薄膜14bt中的至少一方以纵向绕包卷绕。作为薄膜14bt的材料，不特别限制，例如，能够举出与薄膜14at相同的材料。作为在粘接层14ba使用的粘接剂，不特别限定，能够举出丙烯酸系粘接剂、聚酯系粘接剂、聚酰胺系粘接剂等。也可以不设置粘接层14ba，但从抑制薄膜14bt在压电同轴传感器1被反复弯曲的情况下松开的观点出发，优选如上述那样设置有粘接层14ba。
此外，也可以省略内侧第一护套层14a及外侧第一护套层14b中的任一方，而第一护套层14由内侧第一护套层14a及外侧第一护套层14b中的另一方构成。不过，从使第一护套层14与第一外部导体13能够容易地剥离并且抑制第一护套层14松开的观点出发，优选第一护套层14如上述那样由非粘接的内侧第一护套层14a和具有粘接层14ba的外侧第一护套层14b构成。
第二外部导体15为包围第一护套层14的外周面的导体。第二外部导体15构成为将多个导线向同一方向呈螺旋状卷绕。这样的第二外部导体15只要由导体构成，则不特别限制，例如由与第一外部导体13同样的导体构成。此外，在图1中，示出作为第二外部导体15而将多个导线卷绕成螺旋状的例子，但第二外部导体15也可以是编织了多个导线而成的线网。
第二护套层16为包覆第二外部导体15的外周面的层。在本实施方式中，第二护套层16由内侧第二护套层16a和外侧第二护套层16b构成。
内侧第二护套层16a通过由树脂构成的带状的薄膜16at构成，薄膜16at呈螺旋状卷绕在第二外部导体15的外周面上。在薄膜16at的任一面均未设置粘接层，内侧第二护套层16a不与第二外部导体15粘接。作为薄膜16at的材料，不特别限制，例如，能够举出与薄膜14at相同的材料。此外，也可以在薄膜16at的一个面上设置粘接层，但在引出第二外部导体15时，从内侧第二护套层16a与第二外部导体15能够容易地剥离的观点出发，优选如上述那样在薄膜16at的任一面均不设置粘接层。
如图2所示，外侧第二护套层16b通过由树脂构成的带状的薄膜16bt和设置在薄膜16bt的一个面上的粘接层16ba构成。薄膜16bt的粘接层16ba朝向内侧第二护套层16a侧，并呈螺旋状卷绕在内侧第二护套层16a的外周面上。此外，在图1的例子中，外侧第二护套层16b的薄膜16bt与内侧第二护套层16a的薄膜16at朝同一方向卷绕，但外侧第二护套层16b的薄膜16bt与内侧第二护套层16a的薄膜16at也可以朝相反方向卷绕。另外，也可以将薄膜16at及薄膜16bt中的至少一方以纵向绕包卷绕。作为薄膜16bt的材料，不特别限制，例如，能够举出与薄膜16at相同的材料。作为用于粘接层16ba的粘接剂，不特别限定，能够举出与用于粘接层14ba的粘接剂相同的粘接剂。
此外，也可以省略内侧第二护套层16a，而由外侧第二护套层16b构成第二护套层16。不过，从第二护套层16与第二外部导体15能够容易地剥离并且抑制第二护套层16松开的观点出发，优选第二护套层16如上述那样由非粘接的内侧第二护套层16a和具有粘接层16ba的外侧第二护套层16b构成。
如以上说明过那样，本实施方式的压电同轴传感器1具备：包括导线的中心导体11；包覆中心导体11的外周面的高分子压电体层12；包围高分子压电体层12的外周面的第一外部导体13；包覆第一外部导体13的外周面的第一护套层14；以及包围第一护套层14的外周面的第二外部导体15。另外，基于在高分子压电体层12产生的感应电荷而在中心导体11与第一外部导体13之间产生电压。
根据这样的压电同轴传感器1，第二外部导体15作为屏蔽层起作用，能够抑制外部的电磁场等的影响到达中心导体11、第一外部导体13。因此，能够抑制因外部的电磁场等而导致噪声叠加到中心导体11、第一外部导体13。因此，本实施方式的压电同轴传感器1能够具有优良的耐噪声特性。
另外，本实施方式的压电同轴传感器1具备包覆上述第二外部导体15的外周面的第二护套层16。
通过第二护套层16，能够将作为屏蔽层起作用的第二外部导体15的外周面与外部绝缘。因此，由于能够可靠地将第二外部导体15接地，所以第二外部导体15作为屏蔽层起作用，能够更加抑制噪声叠加到中心导体11、第一外部导体13。此外，第二护套层16不是必须的结构，但从如上述那样进一步抑制噪声叠加到中心导体11、第一外部导体13的观点出发，优选压电同轴传感器1具备第二护套层16。
此外，在本实施方式中，也可以是第一外部导体13及第二外部导体15由金属箔构成，并将该金属箔卷绕。
(第二实施方式)
接下来，对本发明的第二实施方式进行说明。此外，针对与第一实施方式相同或者等同的构成要素，标注相同的参照标记，除特别说明的情况以外，省略重复的说明。
图3是表示本实施方式的压电同轴传感器的图。如图3所示，本实施方式的压电同轴传感器1在代替内侧第一护套层14a而具备第一金属箔层21、并代替内侧第二护套层16a而具备第二金属箔层22的点上与第一实施方式的压电同轴传感器1不同。
本实施方式的第一金属箔层21与第一外部导体13的外周面接触，并被卷绕为包围第一外部导体13。因此，第一金属箔层21与第一外部导体13电连接。作为构成第一金属箔层21的金属，只要是金属即可，并不特别限定，能够举出铜、铝等。另外，在第一金属箔层21未设置粘接层，第一金属箔层21不与第一外部导体13粘接。
另外，本实施方式的第二金属箔层22与第二外部导体15的外周面接触，并被卷绕为包围第二外部导体15。因此，第二金属箔层22与第二外部导体15电连接。作为构成第二金属箔层22的金属，能够举出与构成第一金属箔层21的金属相同的金属。另外，在第二金属箔层22未设置粘接层，第二金属箔层22不与第二外部导体15粘接。
如以上说明的那样，在本实施方式的压电同轴传感器1中，第一外部导体13是多个导线被卷绕为包围高分子压电体层12的外周面而成的，压电同轴传感器1具备被卷绕为包围第一外部导体13的外周面的第一金属箔层21，第一金属箔层21与第一外部导体13接触。根据这样的压电同轴传感器1，即使是构成第一外部导体13的导线不均匀的情况，也能够通过第一外部导体13与第一金属箔层21来抑制周向的电阻的偏差。
此外，虽未特别图示，但第一金属箔层21也可以设置在高分子压电体层12与第一外部导体13之间。在该情况下，第一金属箔层21以包围高分子压电体层12的外周面的方式卷绕，并设置为与高分子压电体层12和第一外部导体13接触。在该情况下，即使是构成第一外部导体13的导线不均匀的情况，由于第一金属箔层21与高分子压电体层12接触，所以也能够进一步抑制周向的电阻的偏差。
另外，虽未特别图示，但在第一金属箔层21被卷绕为包围第一外部导体13的外周面的情况下，第一金属箔层21也可以与第一外部导体13分离，不与第一外部导体13电连接。在该情况下，第一金属箔层21通过被接地而能够作为屏蔽件起作用，与第一实施方式的压电同轴传感器1相比，能够进一步抑制噪声。
另外，在本实施方式的压电同轴传感器1中，第二外部导体15是多个导线被卷绕为包围第一护套层14的外周面而成的，压电同轴传感器1具备以包围第一护套层14的外周面的方式卷绕在第二外部导体15的外侧的第二金属箔层22，第二金属箔层22与第二外部导体15接触。通过像这样构成，即使是构成第二外部导体15的导线不均匀的情况，也能够通过第二金属箔层22来抑制欲通过第二外部导体15的导线间的电磁波等。因此，与第一实施方式的压电同轴传感器1相比，能够进一步减小噪声。另外，第二金属箔层22与第二外部导体15接触，从而即使不将第二金属箔层22与第二外部导体15分别接地，也能够通过将一方接地来将第二外部导体15和第二金属箔层22作为屏蔽件。
另外，虽未特别图示，但第二金属箔层22也可以设置在第二外部导体15的内侧，并与第二外部导体15接触。即使是该情况，也能够通过第二金属箔层22来抑制欲通过第二外部导体15的导线间的电磁波等。因此，与第一实施方式的压电同轴传感器1相比，能够进一步降低噪声。另外，第二金属箔层22与第二外部导体15接触，从而即使不将第二金属箔层22与第二外部导体15分别接地，也能够通过将一方接地来将第二外部导体15和第二金属箔层22作为屏蔽件。
此外，虽未特别图示，但无论是第二金属箔层22设置在第二外部导体15的外侧、内侧的哪一种情况，第二金属箔层22都可以与第二外部导体15分离，不与第二外部导体15电连接。在该情况下，第二金属箔层22通过被接地而能够作为屏蔽件起作用，与第一实施方式的压电同轴传感器1相比，能够进一步抑制噪声。
(第三实施方式)
接下来，对本发明的第三实施方式进行说明。此外，针对与第一实施方式相同或者等同的构成要素，标注相同的参照标记，除特别说明的情况以外，省略重复的说明。
图4是表示本实施方式的压电同轴传感器的图。如图4所示，本实施方式的压电同轴传感器1在代替内侧第一护套层14a而具备第一带金属膜的薄膜23、并代替内侧第二护套层16a而具备第二带金属膜的薄膜24的点上与第一实施方式的压电同轴传感器1不同。
第一带金属膜的薄膜23在由树脂构成的带状的薄膜23t的一个面设置有内侧第一金属膜23mi，在另一个面设置有外侧第一金属膜23mo。薄膜23t例如为与内侧第一护套层14a的薄膜14at相同的结构。另外，内侧第一金属膜23mi、外侧第一金属膜23mo例如为彼此相同的结构，为将铜、铝等金属通过蒸镀、溅射等层叠而成的单层的膜。
在本实施方式中，第一带金属膜的薄膜23被卷绕为包围第一外部导体13的外周面，内侧第一金属膜23mi与第一外部导体13接触，外侧第一金属膜23mo不与第一外部导体13接触。不过，在本实施方式中，第一带金属膜的薄膜23沿周向被卷绕1周以上，具有第一带金属膜的薄膜23为双层的部位。因此，在该部位，外侧第一金属膜23mo与内侧第一金属膜23mi接触。因此，外侧第一金属膜23mo经由内侧第一金属膜23mi而与第一外部导体13电连接。另外，在第一带金属膜的薄膜23未设置粘接层，第一带金属膜的薄膜23不与第一外部导体13粘接。
第二带金属膜的薄膜24在由树脂构成的带状的薄膜24t的一个面设置有内侧第二金属膜24mi，在另一个面设置有外侧第二金属膜24mo。薄膜24t例如为与第一带金属膜的薄膜23的薄膜23t相同的结构。另外，内侧第二金属膜24mi及外侧第二金属膜24mo例如为与内侧第一金属膜23mi及外侧第一金属膜23mo相同的结构。另外，未在第二带金属膜的薄膜24设置粘接层，第二带金属膜的薄膜24不与第二外部导体15粘接。
在本实施方式中，第二带金属膜的薄膜24被卷绕为包围第二外部导体15的外周面，内侧第二金属膜24mi与第二外部导体15接触，外侧第二金属膜24mo不与第二外部导体15接触。不过，在本实施方式中，第二带金属膜的薄膜24沿周向被卷绕1周以上，具有第二带金属膜的薄膜24为双层的部位。因此，在该部位，外侧第二金属膜24mo与内侧第二金属膜24mi接触。因此，外侧第二金属膜24mo经由内侧第二金属膜24mi而与第二外部导体15电连接。
如以上说明过那样，在本实施方式的压电同轴传感器1中，第一外部导体13是多个导线被卷绕为包围高分子压电体层12的外周面而成的，压电同轴传感器1具备第一带金属膜的薄膜23，第一带金属膜的薄膜23被卷绕为包围第一外部导体13的外周面，并在由树脂构成的带状的薄膜23t的双面设置有金属膜，设置于第一带金属膜的薄膜23的薄膜23t的一个面的内侧第一金属膜23mi与第一外部导体13接触。根据这样的压电同轴传感器1，即使在构成第一外部导体13的导线不均匀的情况下，也能够通过第一外部导体13和内侧第一金属膜23mi来抑制周向的电阻的偏差。
另外，在本实施方式中，内侧第一金属膜23mi与外侧第一金属膜23mo接触。在这样的结构中，内侧第一金属膜23mi的电阻与外侧第一金属膜23mo的电阻的合成电阻低于内侧第一金属膜23mi单体的电阻，因此与内侧第一金属膜23mi和外侧第一金属膜23mo不接触的情况相比，能够使电阻降低，能够使压电同轴传感器1的性能提高。
另外，即使具有在内侧第一金属膜23mi或外侧第一金属膜23mo形成针孔或者内侧第一金属膜23mi或外侧第一金属膜23mo的膜厚比设计值薄等不良状况，由于具有不良状况的一方的金属膜与另一方的金属膜对置，上述一方的金属膜与另一方的金属膜相互重叠，所以也可补偿上述不良状况，能够抑制周向的金属膜的电阻的偏差。另外，上述的针孔被其他金属膜覆盖，从而能够抑制外来电磁波等引起的噪声叠加。另外，能够抑制周向的电流的不均匀。因此，能够期待压电同轴传感器的性能的提高、稳定化。
此外，虽未特别图示，但内侧第一金属膜23mi也可以与第一外部导体13分离，不与第一外部导体13电连接。在该情况下，内侧第一金属膜23mi、外侧第一金属膜23mo通过被接地而能够作为屏蔽件起作用，与第一实施方式的压电同轴传感器1相比，能够进一步抑制噪声。
另外，虽未特别图示，但也可以省略内侧第一金属膜23mi或者外侧第一金属膜23mo。在该情况下，即使在金属膜不与第一外部导体13接触的情况下，该金属膜也能够通过被接地而作为屏蔽件起作用，能够进一步抑制噪声。
另外，在本实施方式的压电同轴传感器1中，第二外部导体15是多个导线被卷绕为包围第一护套层14的外周面而成的，压电同轴传感器1具备第二带金属膜的薄膜24，第二带金属膜的薄膜24被卷绕为包围第二外部导体15的外周面，并在由树脂构成的带状的薄膜24t的双面设置有金属膜，设置于第二带金属膜的薄膜24的薄膜24t的一个面的内侧第二金属膜24mi与第二外部导体15接触。根据这样的压电同轴传感器1，即使在构成第二外部导体15的导线不均匀的情况下，也能够通过第二带金属膜的薄膜的内侧第二金属膜24mi、外侧第二金属膜24mo来抑制欲通过第二外部导体15的导线间的电磁波等。因此，与第一实施方式的压电同轴传感器1相比，能够进一步降低噪声。另外，第二带金属膜的薄膜24的内侧第二金属膜24mi与第二外部导体接触，从而即使不将内侧第二金属膜24mi与第二外部导体15分别接地，也能够通过将一方接地来将第二外部导体15和内侧第二金属膜24mi作为屏蔽件。
另外，在本实施方式中，内侧第二金属膜24mi与外侧第二金属膜24mo接触。因此，能够通过将内侧第二金属膜24mi和外侧第二金属膜24mo中的一方接地来将内侧第二金属膜24mi和外侧第二金属膜24mo作为屏蔽件。
此外，虽未特别图示，但内侧第二金属膜24mi也可以与第二外部导体15分离，不与第二外部导体15电连接。在该情况下，内侧第二金属膜24mi、外侧第二金属膜24mo能够通过被接地而作为屏蔽件起作用，与第一实施方式的压电同轴传感器1相比，能够进一步抑制噪声。
另外，虽未特别图示，但也可以省略内侧第二金属膜24mi或者外侧第二金属膜24mo。在该情况下，即使在金属膜不与第二外部导体15接触的情况下，该金属膜也能够通过被接地而作为屏蔽件起作用，能够抑制噪声。
另外，虽未特别图示，但第二带金属膜的薄膜24也可以设置在第二外部导体15的内侧，第二外部导体15与外侧第二金属膜24mo接触。即使在该情况下，也能够通过第二带金属膜的薄膜的内侧第二金属膜24mi、外侧第二金属膜24mo来抑制欲通过第二外部导体15的导线间的电磁波等。因此，与第一实施方式的压电同轴传感器1相比，能够进一步降低噪声。另外，第二带金属膜的薄膜24的外侧第二金属膜24mo与第二外部导体接触，从而即使不将外侧第二金属膜24mo与第二外部导体15分别接地，也能够通过将一方接地而将第二外部导体15与外侧第二金属膜24mo作为屏蔽件。
此外，虽未特别图示，但即使在第二带金属膜的薄膜24设置在第二外部导体15的内侧的情况下，第二带金属膜的薄膜24的外侧第二金属膜24mo也可以与第二外部导体15分离，不与第二外部导体15电连接。在该情况下，外侧第二金属膜24mo及内侧第二金属膜24mi能够通过被接地而作为屏蔽件起作用，与第一实施方式的压电同轴传感器1相比，能够进一步抑制噪声。此外，在第二带金属膜的薄膜24设置在第二外部导体15的内侧的情况下，也可以省略外侧第二金属膜24mo。在该情况下，内侧第二金属膜24mi不与第二外部导体15接触，但内侧第二金属膜24mi能够通过被接地而作为屏蔽件起作用，能够抑制噪声。
此外，在本实施方式的第一带金属膜的薄膜23中，例示了在薄膜23t的双面设置单层的内侧第一金属膜23mi及单层的外侧第一金属膜23mo的结构。但是，内侧第一金属膜23mi及外侧第一金属膜23mo也可以是多层的金属膜。图5是表示这样的变形例的图。在图5的例子中，内侧第一金属膜23mi由三个金属层23mi1～23mi3构成，外侧第一金属膜23mo由三个金属层23mo1～23mo3构成。像这样，内侧第一金属膜23mi及外侧第一金属膜23mo由多层的金属膜构成，从而与内侧第一金属膜23mi及外侧第一金属膜23mo分别由单层的金属膜构成的情况相比，能够减小电阻。因此，能够使压电同轴传感器1的性能提高。
另外，即使具有在内侧第一金属膜23mi的金属层23mi1～23mi3的一部分的金属层或外侧第一金属膜23mo的金属层23mo1～23mo3的一部分的金属层形成有针孔或者一部分的金属层的厚度比设计值薄等不良状况，也能够通过其他金属层改善该不良状况，能够抑制周向的膜电阻的偏差。因此，能够抑制不良状况引起的压电同轴传感器1的性能下降。另外，这样的针孔被其他金属层覆盖，从而能够抑制外来电磁波等引起的噪声叠加。
另外，与内侧第一金属膜23mi、外侧第一金属膜23mo为单层的情况相比，能够容易地进行电阻的调整、上述金属膜与薄膜的紧贴性的调整。例如，当在薄膜23t上难以直接形成铜的金属层的情况下，在薄膜23t上形成镍、铝这样的与树脂紧贴性好的金属层作为紧贴层，并在其上进一步形成铜的金属层，由此能够形成不易发生膜剥离的多层的金属膜。另外，即使在内侧第一金属膜23mi的金属层23mi1～23mi3的一部分、外侧第一金属膜23mo的金属层23mo1～23mo3的一部分使用如铜那样表面容易生锈的金属的情况下，也能够通过露出于表面的金属层使用不易生锈的金属来进行表面保护。例如，在形成了铜的金属层的情况下，其表面易氧化，因此通过在表面形成铝、镍、锡之类的金属层，而能够保护铜远离生锈。这样一来，在保护铜的同时，由铜构成的金属层的电阻与形成在铜之上的由铝、锡等构成的金属层的电阻的合成电阻比由单一的铜构成的金属层下降，由此能够期待压电同轴传感器1性能的提高。
此外，金属层的数量只要为两个以上即可，并不局限于三个。
另外，虽未特别图示，但与使用图5来说明的内侧第一金属膜23mi及外侧第一金属膜23mo为多层的金属膜的例子同样，第二带金属膜的薄膜24的内侧第二金属膜24mi及外侧第二金属膜24mo也可以由多层的金属膜构成。在该情况下，与内侧第二金属膜24mi及外侧第二金属膜24mo分别由单层的金属膜构成的情况相比，能够减小电阻。因此，能够使压电同轴传感器1的性能提高。
另外，即使在具有在内侧第二金属膜24mi的任一金属层、外侧第二金属膜24mo的任一金属层形成有针孔或者内侧第二金属膜24mi的任一金属层、外侧第二金属膜24mo的任一金属层的层厚度形成为比设计值薄之类的不良状况下，也能够通过其他层与具有该不良状况的金属层重叠来纠正上述的不良状况。另外，这样的针孔被其他金属层覆盖，从而能够抑制由外来电磁波等引起的噪声经由针孔侵入。
另外，外侧第二金属膜24mo与内侧第二金属膜24mi重合，从而能够抑制周向的膜电阻的偏差，能够期待压电同轴传感器1的性能提高。另外，第二带金属膜的薄膜24的内侧第二金属膜24mi的电阻与外侧第二金属膜24mo的电阻的合成电阻能够比内侧第二金属膜24mi的电阻及外侧第二金属膜24mo的电阻各自低。因此，能够期待压电同轴传感器性能的提高。
此外，在该情况下，金属层的数量也只要为两个以上即可，并不局限于三个。
以下，举出实施例及比较例来对本发明的内容更具体地进行说明，但本发明并不限定于此。
(实施例)
准备了与图1、图2所示的压电同轴传感器1大致相同的结构且长度为100cm的压电同轴传感器。中心导体11使用了由7条裸线外径为大致0.05mm的导线构成且外径为大致0.15mm的绞线。高分子压电体层12与图1、图2不同，构成为将由PVDF构成的带状的薄膜呈螺旋状缠卷于中心导体11的外周面上。此时，以薄膜的一部分重叠为双层的方式卷绕了该薄膜。高分子压电体层12的外径为0.3mm。第一外部导体13构成为将裸线外径为0.03mm的多条导线呈螺旋状缠卷于高分子压电体层12的外周面上。第一外部导体13的外径为0.36mm。与上述实施方式同样，第一护套层14由内侧第一护套层14a和外侧第一护套层14b构成。内侧第一护套层14a构成为将由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)构成的薄膜14at呈螺旋状缠卷于第一外部导体13的外周面上。此时，以薄膜14at的一部分重叠为双层的方式卷绕薄膜14at。内侧第一护套层14a的外径为0.38mm。外侧第一护套层14b在一个面设置粘接层14ba，并构成为将由PET构成的薄膜14bt呈螺旋状缠卷于内侧第一护套层14a的外周面上。此时，以薄膜14bt的一部分重叠为双层的方式卷绕薄膜14bt。外侧第一护套层14b的外径为0.39mm。第二外部导体15构成为将裸线外径为0.03mm的多条导线呈螺旋状缠卷于第一护套层14的外周面上。第二外部导体15的外径为0.45mm。与上述实施方式同样地，第二护套层16由内侧第二护套层16a和外侧第二护套层16b构成。内侧第二护套层16a构成为将由PET构成的薄膜16at呈螺旋状缠卷于第二外部导体15的外周面上。此时，以薄膜16at的一部分重叠为双层的方式卷绕薄膜16at。内侧第二护套层16a的外径为0.47mm。外侧第二护套层16b在一个面设置有粘接层16ba，并构成为将由PET构成的薄膜16bt呈螺旋状缠卷于内侧第二护套层16a的外周面上。此时，以薄膜16bt的一部分重叠为双层的方式卷绕薄膜16bt。外侧第二护套层16b的外径为0.54mm。
(比较例)
准备了除未设置第二外部导体15及第二护套层16以外与实施例相同的压电同轴传感器。
将准备的实施例的压电同轴传感器配置在桌子上，将在压电同轴传感器的中心导体11与第一外部导体13之间产生的电压放大到20倍来用示波器进行了读取。此时，将第二外部导体15接地。由示波器示出的波形如图6表示。如图6所示，波形上没有看到变化。
接下来将准备的比较例的压电同轴传感器与实施例同样地配置在桌子上，将在压电同轴传感器的中心导体与第一外部导体之间产生的电压放大到20倍来用示波器进行了读取。由示波器示出的波形如图7表示。如图7所示，结果是从比较例的压电同轴传感器输出大致50Hz波形。这与测定室内的交流电源的频率相同，因此认为由电源产生的电磁场叠加到了压电同轴传感器的中心导体11与第一外部导体13。
以上，根据本发明的压电同轴传感器，示出了可得到抑制外来噪声的特性优良且S/N比高、耐噪声特性提高了的压电同轴传感器。
接下来拍打实施例的压电同轴传感器而给予了冲击。此时示波器示出的波形如图8表示。如图8所示，实施例的压电同轴传感器检测到桌子的冲击。因此，示出了即使是具备第二外部导体15的压电同轴传感器、也能够检测冲击。
如以上说明过那样，根据本发明，可提供一种具有优良的耐噪声特性的压电同轴传感器，期待在设备的测定等领域中使用。
Claims (15)
1.一种压电同轴传感器，其特征在于，具备：
中心导体，包括导线；
高分子压电体层，包覆所述中心导体的外周面；
第一外部导体，包围所述高分子压电体层的外周面；
第一护套层，包覆所述第一外部导体的外周面；以及
第二外部导体，包围所述第一护套层的外周面，
基于在所述高分子压电体层产生的感应电荷而在所述中心导体与所述第一外部导体之间产生电压。
2.根据权利要求1所述的压电同轴传感器，其特征在于，
具备包覆所述第二外部导体的外周面的第二护套层。
3.根据权利要求1或2所述的压电同轴传感器，其特征在于，
所述第一外部导体是多个导线被卷绕为包围所述高分子压电体层的外周面而成的，
在所述高分子压电体层与所述第一外部导体之间还具备第一金属箔层，该第一金属箔层被卷绕为包围所述高分子压电体层的外周面，并与所述高分子压电体层和所述第一外部导体接触。
4.根据权利要求1或2所述的压电同轴传感器，其特征在于，
所述第一外部导体是多个导线被卷绕为包围所述高分子压电体层的外周面而成的，
所述压电同轴传感器还具备第一金属箔层，该第一金属箔层被卷绕为包围所述第一外部导体的外周面。
5.根据权利要求4所述的压电同轴传感器，其特征在于，
所述第一金属箔层与所述第一外部导体接触。
6.根据权利要求1或2所述的压电同轴传感器，其特征在于，
所述第一外部导体是多个导线被卷绕为包围所述高分子压电体层的外周面而成的，
所述压电同轴传感器还具备第一带金属膜的薄膜，该第一带金属膜的薄膜被卷绕为包围所述第一外部导体的外周面，并在由树脂构成的带状的薄膜的至少一个面设置有金属膜。
7.根据权利要求6所述的压电同轴传感器，其特征在于，
设置于所述第一带金属膜的薄膜的所述薄膜的一个面的所述金属膜与所述第一外部导体接触。
8.根据权利要求6或7所述的压电同轴传感器，其特征在于，
所述第一带金属膜的薄膜的所述金属膜为单层的金属膜。
9.根据权利要求6或7所述的压电同轴传感器，其特征在于，
所述第一带金属膜的薄膜的所述金属膜为多层的金属膜。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的压电同轴传感器，其特征在于，
所述第二外部导体是多个导线被卷绕为包围所述第一护套层的外周面而成的，
所述压电同轴传感器还具备第二金属箔层，该第二金属箔层以包围所述第一护套层的外周面的方式卷绕在所述第二外部导体的内侧或外侧。
11.根据权利要求10所述的压电同轴传感器，其特征在于，
所述第二金属箔层与所述第二外部导体接触。
12.根据权利要求1～9中的任一项所述的压电同轴传感器，其特征在于，
所述第二外部导体是多个导线被卷绕为包围所述第一护套层的外周面而成的，
所述压电同轴传感器还具备第二带金属膜的薄膜，该第二带金属膜的薄膜以包围所述第一护套层的外周面的方式卷绕在所述第二外部导体的内侧或外侧，并在由树脂构成的带状的薄膜的至少一个面设置有金属膜。
13.根据权利要求12所述的压电同轴传感器，其特征在于，
设置于所述第二带金属膜的薄膜的所述薄膜的一个面的所述金属膜与所述第二外部导体接触。
14.根据权利要求12或13所述的压电同轴传感器，其特征在于，
所述第二带金属膜的薄膜的所述金属膜为单层的金属膜。
15.根据权利要求12或13所述的压电同轴传感器，其特征在于，
所述第二带金属膜的薄膜的所述金属膜为多层的金属膜。
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