JP6414596B2 - 圧電センサ及び検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧電センサ及び検出装置に関する。

従来のたわみを検出する圧電センサとしては、例えば下記の特許文献１に記載されている、ｄ３１モードを利用している圧電センサが知られている。

特許文献１の圧電センサは、上層の圧電薄膜と下層の圧電薄膜とを有するバイモルフ構造を有する。たわみを検出するに際しては、上層と下層との出力を測定し、例えば上層の出力を補正する。次に、補正された上層の出力と下層の出力とを加算する。それによって、圧電センサの焦電効果により生じる上層の電荷と下層の電荷とを相殺し得るとしている。

昭６２−１５６５０３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の圧電センサでは、上層と下層との出力を測定する測定器及び上層または下層の出力を補正する補正回路を設けなければならなかった。従って、検出効率が悪くなってしまっていた。

本発明の目的は、圧電体へのせん断応力に対応した電気出力に基づき検査対象の変形を検出し得る、圧電センサを提供することにある。

本発明に係る圧電センサは、検出対象に固定されて上記検出対象の変形を検出する圧電センサである。上記圧電センサは、第１，第２の主面及び長さ方向を有し、分極軸が上記長さ方向に平行な方向である圧電体と、上記圧電体の表面に形成されており、上記長さ方向に平行な方向に延びる第１，第２の検出用電極とを備える。上記圧電体へのせん断応力に対応した電気出力に基づき上記検出対象の変形を検出する。

本発明に係る圧電センサのある特定の局面では、外部と接続されない第３の電極がさらに備えられている。上記第３の電極は上記圧電体の上記第１の主面に形成されている。上記第１，第２の検出用電極は上記圧電体の上記第２の主面上においてギャップを隔てて対向するように形成されている。上記第１，第２の検出用電極と上記第３の電極とは上記圧電体の厚み方向において対向している対向部を有する。

本発明に係る圧電センサの他の特定の局面では、上記圧電体として、第１，第２の圧電体を有する。上記第１，第２の圧電体は第１，第２の主面及び長さ方向をそれぞれ有する。上記第１，第２の検出用電極は上記第１，第２の圧電体のそれぞれの上記第２の主面上においてギャップを隔てて対向するように形成されている。上記第３の電極は上記第１，第２の圧電体の上記第１の主面に形成されている。上記第１の主面同士及び上記第２の主面同士のうちいずれか一方において上記第１の圧電体と上記第２の圧電体とが接合されている。上記第１，第２の圧電体の分極軸方向は上記長さ方向であって、かつ互いに反対方向である。

本発明に係る圧電センサのさらに他の特定の局面では、上記圧電体として、第３，第４の圧電体を有する。上記第３，第４の圧電体は第１，第２の主面、長さ方向及び上記長さ方向において対向する第１，第２の端面をそれぞれ有する。上記第３の圧電体の上記第２の端面と上記第４の圧電体の上記第１の端面とは接合されている。上記第３，第４の圧電体の各上記第１の主面には上記第１の検出用電極が形成されている。上記第３，第４の圧電体の各上記第２の主面には上記第２の検出用電極が形成されている。上記第１の検出用電極と上記第２の検出用電極とは上記第３，第４の圧電体の厚み方向において対向している対向部を有する。上記第３，第４の圧電体の分極軸方向は長さ方向であって、かつ互いに反対方向である。

本発明に係る圧電センサの別の特定の局面では、上記圧電体の第１及び第２の主面のうち少なくとも一方に、板状の外装体が設けられている。

本発明に係る圧電センサのさらに別の特定の局面では、上記圧電体の第１の主面及び第２の主面のいずれか一方が接合されている実装基板がさらに備えられている。

本発明に係る圧電センサのさらに別の特定の局面では、上記外装体が接合されている実装基板がさらに備えられている。

本発明に係る検出装置は、第１，第２の入力端と出力端とを有する演算増幅器を含むセンサ回路と、本発明に従って構成された圧電センサとを備える。上記圧電センサは上記演算増幅器の上記第１の入力端に接続されている。

本発明によれば、圧電体へのせん断応力に対応した電気出力に基づき検査対象の変形を検出し得る、圧電センサを提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電センサの分解斜視図である。 図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿う部分に相当する、本発明の第１の実施形態に係る圧電センサの断面図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る圧電センサにより検査対象の例としての基板の変形を検出する機構を説明するための略図的正面図である。 図４は、検査対象である基板に固定されている本発明の第１の実施形態に係る圧電センサの第１の変形例の正面断面図である。 図５は、検査対象である基板に固定されている本発明の第１の実施形態に係る圧電センサの第２の変形例の正面断面図である。 図６は、検査対象である基板に固定されている本発明の第１の実施形態に係る圧電センサの第３の変形例の正面断面図である。 図７は、本発明の第１の実施形態に係る圧電センサの第４の変形例の正面断面図である。 図８は、本発明の第１の実施形態に係る圧電センサの第５の変形例の正面断面図である。 図９は、本発明の第２の実施形態としての検出装置の回路図である。 図１０は、本発明の第３の実施形態としての検出装置の回路図である。 図１１は、本発明の第４の実施形態に係る圧電センサの正面断面図である。 図１２は、本発明の第５の実施形態に係る圧電センサの正面断面図である。 図１３は、本発明の第１の実施形態に係る圧電センサの第６の変形例の正面断面図である。 図１４は、本発明の第１の実施形態に係る圧電センサの第７の変形例の正面断面図である。 図１５は、本発明の第１の実施形態に係る圧電センサの第８の変形例の正面断面図である。 図１６は、本発明の第１の実施形態に係る圧電センサの第９の変形例の正面断面図である。 図１７は、検査対象である基板に固定されている本発明の第１の実施形態に係る圧電センサの第１０の変形例の正面断面図である。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電センサの分解斜視図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿う部分に相当する、第１の実施形態に係る圧電センサの断面図である。

圧電センサ１は矩形板状の圧電体２を有する。なお、圧電体２は矩形板形状でなくてもよい。

圧電体２は第１，第２の主面２ａ，２ｂを有し、長さ方向を有する。圧電体２はチタン酸ジルコン酸鉛，チタン酸鉛，チタン酸バリウム，ニオブ酸カリウム・ナトリウムなどの圧電セラミックス、または水晶，タンタル酸リチウム，ニオブ酸リチウム，ランガサイト，マグネシウムニオブ酸・タンタル酸鉛固溶体などの圧電単結晶、またはポリフッ化ビニリデン，ポリフッ化ビニリデン・３フッ化エチレン共重合体などの圧電高分子からなる。

圧電体２の第１の主面２ａには、接着剤７を介して板状の第１の外装体３ａが接合されている。圧電体２の第２の主面２ｂには、接着剤７を介して板状の第２の外装体３ｂが接合されている。第１，第２の外装体３ａ，３ｂは、アルミナなどの絶縁性セラミックスや合成樹脂などの適宜の材料からなる。接着剤７は、エポキシ樹脂などの適宜の絶縁性接着剤からなる。なお、接着剤７は絶縁性を有していなくてもよい。

図２に示すように、圧電体２の第２の主面２ｂには、第１，第２の検出用電極４ａ，４ｂが形成されている。第１，第２の検出用電極４ａ，４ｂは、圧電体２の長さ方向に延びている。第１の検出用電極４ａと第２の検出用電極４ｂとは、圧電体２の長さ方向中央においてギャップを隔てて対向している。圧電体２の第１の主面２ａには、第３の電極４ｃが形成されている。第３の電極４ｃは浮き電極であり、外部と接続されない。第１，第２の検出用電極４ａ，４ｂは、第３の電極４ｃと圧電体２の厚み方向において対向している対向部４Ａ，４Ｂを有する。

圧電体２において、上記長さ方向と直交する方向を幅方向とする。圧電体２は、幅方向において対向している第１，第２の側面２ｅ，２ｆを有する。第１，第２の検出用電極４ａ，４ｂ及び第３の電極４ｃは、第１，第２の側面２ｅ，２ｆには至っておらず、第１，第２の側面２ｅ，２ｆに露出していない。それによって、第１，第２の検出用電極４ａ，４ｂ及び第３の電極４ｃに不純物が付着し難い。よって、圧電センサ１の絶縁抵抗の低下を抑制することができる。なお、第１，第２の検出用電極４ａ，４ｂ及び第３の電極４ｃは、圧電体２の第１，第２の側面２ｅ，２ｆに露出していてもよい。

圧電体２は長さ方向において対向している第１，第２の端面２ｃ，２ｄを有する。第１，第２の端面２ｃ，２ｄには、第１，第２の外部電極５ａ，５ｂが形成されている。第１の検出用電極４ａは第１の外部電極５ａに電気的に接続されている。第２の検出用電極４ｂは第２の外部電極５ｂに電気的に接続されている。

圧電体２の分極軸は長さ方向に平行な方向である。より具体的には、圧電体２は、長さ方向に平行であり、圧電体２の第２の端面２ｄから第１の端面２ｃに向かう方向Ｘ１が分極方向である。分極方向は第１の端面２ｃから第２の端面２ｄに向かう方向であってもよい。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る圧電センサにより検査対象の例としての基板の変形を検出する機構を説明するための略図的正面図である。なお、外部電極は省略している。

圧電センサ１は、第１，第２の部分１Ａ，１Ｂを有する。第１，第２の部分１Ａ，１Ｂは、圧電センサ１の長さ方向の中心線Ｂ−Ｂにおいて連なっており、かつ対向している。図３（ａ）中の矢印Ｃ，Ｃで示すように、基板６が平面方向において伸張すると、矢印Ｄ，Ｄで示す引っ張り応力が圧電センサ１の第２の主面１ｂに付与される。これに対して、第１の主面１ａには応力は付与されない。そのため、圧電センサ１の第１の部分１Ａにおける圧電体には、矢印Ｅ１，Ｅ２で示すせん断応力が付与され、第２の部分１Ｂにおける圧電体には、矢印Ｅ３，Ｅ４で示すせん断応力が付与される。この応力に基づいて、圧電効果により圧電体の両主面から電気信号が出力される。なお、第１の部分１Ａにおける圧電体と第２の部分１Ｂにおける圧電体とは、分極方向が同一でせん断応力の向きは逆であるため、両主面間に出力される電気信号の向きは互いに逆になる。図２に示す圧電体２の第１の検出用電極４ａを基準として第３の電極４ｃに生じる電気出力と、第３の電極４ｃを基準として第２の検出用電極４ｂに生じる電気出力とが同極性となり、第３の電極４ｃを中継電極として、第１の検出用電極４ａと第２の検出用電極４ｂとの間に電気信号が出力される。電気信号の電圧は、図３（ａ）に示す第１の部分１Ａと第２の部分１Ｂとの足し合わせで２倍となる。このようにして、基板６の変形を高感度で検出することができる。

図３（ｂ）中の矢印Ｆ，Ｆで示すように、基板６が平面方向において収縮する場合も、矢印Ｇ，Ｇで示す圧縮応力が圧電センサ１の第２の主面１ｂに付与され、圧電センサ１の圧電体にせん断応力Ｈ１〜Ｈ４が付与される。その場合も、図３(ａ)で示した場合と同様に、基板６の変形を検出することができる。なお、本実施形態では、検出対象は基板６であるが、検出対象は基板には限られない。

ところで、圧電体の分極軸が圧電体の厚み方向である従来の圧電センサでは、分極軸の方向において対向するように第１，第２の検出用電極が形成されていた。そのため、焦電効果によるノイズも検出される。従って、検出対象の変形の検出精度を充分に高めることができなかった。そのため、上記ノイズを補正するための補正回路を必要とすることもあった。

これに対して、図２に示すように、第１の実施形態の圧電センサ１では、第１，第２の検出用電極４ａ，４ｂは第２の主面２ｂ上において対向するように形成されている。圧電体２の分極軸の方向は長さ方向に平行であるため、第１，第２の検出用電極４ａ，４ｂは分極軸の方向において対向していない。そのため、焦電効果により圧電体２の表面に電荷が発生しても、第１の検出用電極４ａと第２の検出用電極４ｂとの間には電位差をほとんど与えない。よって、焦電効果により発生するノイズをほとんど生じさせないことができる。従って、補正回路を必要とすることなく、検出対象の変形の検出精度をより一層高めることができる。

図３（ａ）及び図３（ｂ）では、基板６の平面方向の伸張及び収縮の検出について示したが、基板６のたわみや歪みも圧電センサ１により検出することができる。例えば基板がたわむと、基板表面の伸長または収縮による引張りまたは圧縮応力が圧電センサ１に付加される。圧電体の第１の主面側と第２の主面側とでは圧電体の長さ方向に付加される応力が異なることになる。よって、せん断応力に対応した電気出力を取り出すことができる。

ここで、長さ方向に垂直な方向を幅方向とする。圧電センサ１は圧電体の長さ方向と平行な方向における検出対象の変形を検出し、かつ圧電体の厚み方向または幅方向に平行な検出対象の変形は検出しない。すなわち、圧電センサ１は検出軸に異方性を有する。従って、圧電センサ１を用いた場合には、検出対象の検出したい方向のみの変形を検出することができる。

図４は、検査対象である基板に固定されている第１の実施形態の第１の変形例を示す。圧電センサ７０のように、圧電体２の第１の主面２ａにのみ第１の外装体３ａを接合してもよい。図５に示す第２の変形例である圧電センサ７１のように、圧電体２の第２の主面２ｂにのみ第２の外装体３ｂを接合してもよい。

図６に示す第３の変形例のように、圧電センサ７２は、第１及び第２の外装体のいずれをも有していなくてもよい。それによって、部品数を削減することができる。もっとも、図２に示す第１の実施形態のように第１，第２の外装体３ａ，３ｂを有することが好ましい。それによって、圧電センサ１の強度を高めることができる。

図７に示す第４の変形例のように、圧電センサ８０が実装基板８６を有していてもよい。より具体的には、圧電体２及び第１，第２の外装体３ａ，３ｂからなる積層体が実装基板８６に実装されていてもよい。なお、第１，第２の外装体３ａ，３ｂが接合されていない圧電体２が実装基板８６に接合されていてもよい。あるいは、第１の外装体３ａ及び圧電体２からなる積層体が、第１の外装体３ａ側及び圧電体２側のうちいずれか一方から実装基板８６に接合されていてもよい。実装基板８６の材料は特に限定されないが、ガラスエポキシ基板が好適に用いられる。

第４の変形例では、圧電体２及び第１，第２の外装体３ａ，３ｂからなる積層体が実装基板８６を介して検査対象に固定される。それによって、圧電センサ８０の強度を高めることができる。もっとも、実装基板８６を介さずに検査対象に固定されている、図２に示す構造のほうが圧電体２は変位しやすい。よって、図２に示した実施形態のほうが検出感度を高めることができる。

図８に示す第５の変形例である圧電センサ９０のように、実装基板８６上に樹脂モールド層９８が設けられていてもよい。樹脂モールド層９８が設けられていることにより、圧電センサ９０の強度をより一層高めることができる。もっとも、図２に示す実施形態のほうが検出感度を高めることができる。

図９は、第２の実施形態としての検出装置の回路図である。

検出装置５０はセンサ回路を有する。該センサ回路は、演算増幅器５９を有する。演算増幅器５９は、第１，第２の入力端５９ａ，５９ｂ及び出力端５９ｃを有する。第１の入力端５９ａとアース電位との間には、圧電センサ５１が接続されている。圧電センサ５１に並列に抵抗Ｒが接続されている。第２の入力端５９ｂは出力端５９ｃに接続されている。検出装置５０では、圧電センサ５１の出力が演算増幅器５９により増幅されて、出力端５９ｃから取り出される。

検出装置５０のセンサ回路では、圧電センサ５１の静電容量が大きいほど、検出装置５０のカットオフ周波数が低くなる。よって、静電容量が大きい圧電センサ５１を用いることにより、より一層低い周波数域の信号を検出することができる。従って、速度が遅い変形を検出することができる。

検出装置５０は補正回路を必要としない。さらに、検出装置５０の上記センサ回路は圧電センサ５１、抵抗Ｒ及び演算増幅器５９により構成されている。従って、検出装置５０の部品数を削減することができる。

図１０は、第３の実施形態としての検出装置の回路図である。

検出装置６０のセンサ回路においては、演算増幅器５９の第１の入力端５９ａとアース電位との間には、圧電センサ６１が接続されている。第２の入力端５９ｂと出力端５９ｃとの間には、コンデンサＣ及び抵抗Ｒが互いに並列に接続されている。

検出装置６０のセンサ回路においては、低域側のカットオフ周波数が圧電センサ６１の静電容量及び絶縁抵抗の影響を受けない。よって、より一層低い周波数域の信号を検出することができる。従って、より一層速度が遅い変形を検出することができる。

図１１は、本発明の第４の実施形態に係る圧電センサの正面断面図である。

圧電センサ３１は、第１，第２の圧電体２Ａ，２Ｂを有する。第１の圧電体２Ａは、図２に示した実施形態の圧電体２と同様の構造を有する。図１１に示す第２の圧電体２Ｂは、第１の圧電体２Ａとは反対側の方向である方向Ｘ２に分極されており、それ以外は第１の圧電体２Ａと同様の構造を有する。

第１の圧電体２Ａの第１の主面２ａと第２の圧電体２Ｂの第１の主面２ａとは接着剤７により接合されている。第１の圧電体２Ａは圧電センサ３１の第１の主面１ａ側に位置し、第２の圧電体２Ｂは圧電センサ３１の第２の主面１ｂ側に位置する。なお、第１の圧電体２Ａと第２の圧電体２Ｂがそれぞれ表裏逆に設置され、第１の圧電体２Ａの第２の主面２ｂと第２の圧電体２Ｂの第２の主面２ｂとが接着剤７により接合されていてもよい。

上述したように、第１，第２の圧電体２Ａ，２Ｂの分極軸は、長さ方向において反対方向である。そのため、第１の圧電体２Ａと第２の圧電体２Ｂとでは、焦電効果により発生する電荷の正負は反対となる。よって、焦電効果により発生する電荷のほとんどを相殺することができる。従って、検出対象の変形の検出精度をより一層高めることができる。

圧電センサ３１は、例えば図９に示した検出装置５０の圧電センサ５１として用いてもよい。図１１に示すように、圧電センサ３１の第１，第２の検出用電極４ａ，４ｂは、第３の電極４ｃと第１の圧電体２Ａの厚み方向において対向している対向部３４Ａａ，３４Ａｂを有する。第１，第２の検出用電極４ａ，４ｂは、第３の電極４ｃと第２の圧電体２Ｂの厚み方向において対向している対向部３４Ｂａ，３４Ｂｂを有する。

対向部３４Ａａ及び対向部３４Ｂａ並びに対向部３４Ａｂ及び対向部３４Ｂｂはそれぞれ静電容量を有し、かつ積層されている。よって、圧電センサ３１の静電容量をより一層大きくすることができる。よって、より一層低い周波数域の信号を検出することができる。従って、より一層速度が遅い変形を検出することができる。

なお、圧電センサ３１においては、第１，第２の圧電体２Ａ，２Ｂが複数組積層されていてもよい。その際は、第１の圧電体２Ａと第２の圧電体２Ｂとの第１の主面２ａ同士または第２の主面２ｂ同士が接合されていればよい。それによって、焦電効果により発生する電荷のほとんどを相殺できるだけでなく、静電容量をより一層効果的に大きくすることができる。従って、より一層速度が遅い変形を検出することができる。

図１２は、本発明の第５の実施形態に係る圧電センサの正面断面図である。

圧電センサ４１は、長さ方向を有する第１，第２の圧電体４２Ａ，４２Ｂを有する。第１の圧電体４２Ａは、第１，第２の主面４２Ａａ，４２Ａｂ及び長さ方向において対向している第１，第２の端面４２Ａｃ，４２Ａｄを有する。第２の圧電体４２Ｂは、第１，第２の主面４２Ｂａ，４２Ｂｂ及び長さ方向において対向している第１，第２の端面４２Ｂｃ，４２Ｂｄを有する。第１の圧電体４２Ａの第２の端面４２Ａｄと第２の圧電体４２Ｂの第１の端面４２Ｂｃとは接着剤７により接合されている。

第１の圧電体４２Ａと第２の圧電体４２Ｂとは長さ方向において反対方向に分極されている。より具体的には、第１の圧電体４２Ａは、長さ方向に平行な方向であり、第１の圧電体４２Ａの第１の端面４２Ａｃから第２の端面４２Ａｄに向かう方向Ｘ２に分極されている。第２の圧電体４２Ｂは方向Ｘ２と反対の方向である方向Ｘ１に分極されている。

第１，第２の圧電体４２Ａ，４２Ｂの第１の主面４２Ａａ，４２Ｂａには、第１の検出用電極４４ａが形成されている。第１の検出用電極４４ａは、第１の圧電体４２Ａの第１の主面４２Ａａから第２の圧電体４２Ｂの第１の主面４２Ｂａに至るように形成されている。第１，第２の圧電体４２Ａ，４２Ｂの第２の主面４２Ａｂ，４２Ｂｂには、第２の検出用電極４４ｂが形成されている。第２の検出用電極４４ｂは、第２の圧電体４２Ｂの第２の主面４２Ｂｂから第１の圧電体４２Ａの第２の主面４２Ａｂに至るように形成されている。

第１の圧電体４２Ａの第１の端面４２Ａｃには、第１の外部電極５ａが形成されている。第２の圧電体４２Ｂの第２の端面４２Ｂｄには、第２の外部電極５ｂが形成されている。第１の検出用電極４４ａは第１の外部電極５ａに電気的に接続されている。第２の検出用電極４４ｂは第２の外部電極５ｂに電気的に接続されている。

第１の検出用電極４４ａと第２の検出用電極４４ｂとは分極軸の方向に対向していない。よって、第１の検出用電極４４ａと第２の検出用電極４４ｂとの間の焦電効果により発生するノイズを効果的に小さくすることができる。また、第１，第２の圧電体４２Ａ，４２Ｂは分極方向が逆である上に接着剤７を介しているため、第１の端面４２Ａｃと第２の端面４２Ｂｄとにおいて対抗する外部電極５ａ，５ｂ間の焦電ノイズは効果的に小さくできる。

第１の検出用電極４４ａと第２の検出用電極４４ｂとは第１圧電体４２Ａの厚み方向において対向している対向部４４Ａ１及び第２の圧電体４２Ｂの厚み方向において対向している対向部４４Ｂ１を有する。対向部４４Ａ１と対向部４４Ｂ１とは互いに並列に接続されている。よって、より一層静電容量を大きくすることができる。よって、第３の実施形態としての検出装置に圧電センサ４１を用いれば、より一層低い周波数域の信号を検出することができる。従って、より一層速度が遅い変形を検出することができる。

なお、圧電センサ４１においては、第１の圧電体４２Ａと第２の圧電体４２Ｂとが厚み方向に複数組積層されていてもよい。それによって、静電容量をより一層効果的に大きくすることができる。従って、より一層速度が遅い変形を検出することができる。

図１３は、第１の実施形態に係る圧電センサの第６の変形例の正面断面図である。

圧電センサ２０は、第５の実施形態と同様に、端面同士が接着剤７で接合されている第１，第２の圧電体２２Ａ，２２Ｂを有していてもよい。ここで、第１，第２の圧電体２２Ａ，２２Ｂは、分極方向が同じ方向である点で、図１２に示した第５の実施形態の第１，第２の圧電体４２Ａ，４２Ｂと異なる。第１の圧電体２２Ａの第２の主面２２Ａｂには、第１の検出用電極４ａが形成されている。第２の圧電体２２Ｂの第２の主面２２Ｂｂには、第２の検出用電極４ｂが形成されている。第１の圧電体２２Ａの第１の主面２２Ａａから第２の圧電体２２Ｂの第１の主面２２Ｂａに至るように第３の電極４ｃが形成されている。それによって、第１の検出用電極４ａと第２の検出用電極４ｂとの間、あるいは第１の外部電極５ａと第２の外部電極５ｂとの間の分極方向の電荷の発生が抑制され、焦電ノイズをより小さくすることができる。

図１４に示す第７の変形例のように、圧電センサ１０の第１，第２の外部電極１５ａ，１５ｂは、第２の外装体３ｂの第１，第２の端面３ｂｃ，３ｂｄから圧電体２の第１，第２の端面２ｃ，２ｄに至るように形成されていてもよい。第１，第２の外部電極１５ａ，１５ｂは、圧電体２の第１，第２の端面２ｃ，２ｄにおいては、第２の主面２ｂ側の端部付近にのみ形成されていることが望ましい。それによって、分極方向の両端の電極対向面積を減らして、焦電ノイズを効果的に減らすことができる。

図１５に示す第８の変形例のように、圧電センサ１１は、絶縁層１８を有していてもよい。第１の外装体３ａの第１，第２の端面３ａｃ，３ａｄから圧電体２の第１，第２の端面２ｃ，２ｄに至り、かつ第１，第２の検出用電極４ａ，４ｂに至らないように、絶縁層１８が設けられている。このとき、第２の外装体３ｂの端面３ｂｃ，３ｂｄ、圧電体２の第１，第２の端面２ｃ，２ｄにおいて絶縁層１８が設けられていない部分及び絶縁層１８上に第１，第２の外部電極５ａ，５ｂが形成されている。第８の変形例においても、分極方向の両端の電極対向面積を減らすことにより、焦電ノイズを効果的に低減することができる。

図１６に示す第９の変形例のように、圧電センサ２１の第１，第２の外装体２３ａ，２３ｂが接着性を有する樹脂からなる場合などでは、接着剤７を省略することができる。

図１７に示す第１０の変形例のように、圧電センサ７３は、はんだなどからなるろう材７８ａ，７８ｂを介して実装基板８６に実装されていてもよい。より具体的には、圧電センサ７３は、ろう材７８ａ，７８ｂにより、第１，第２の外部電極５ａ，５ｂの２箇所において実装基板８６に接合されている。図示されていないが、平面視において、実装基板８６は圧電センサ７３よりも長さ方向及び幅方向の寸法が大きい。よって、実装基板８６がたわみ易いので、圧電体２を容易にたわませることができる。よって、検査対象の変形の検出感度を効果的に高めることができる。

さらに、圧電センサ７３においては、実装基板８６と第２の外装体３ｂとの間に空隙Ｉが形成されている。それによって、外部からの衝撃や振動などのノイズを検出し難い。従って、検査対象の変形の検出感度をより一層効果的に高めることができる。

１…圧電センサ
１Ａ，１Ｂ…第１，第２の部分
１ａ，１ｂ…第１，第２の主面
２…圧電体
２Ａ，２Ｂ…第１，第２の圧電体
２ａ，２ｂ…第１，第２の主面
２ｃ，２ｄ…第１，第２の端面
２ｅ，２ｆ…第１，第２の側面
３ａ，３ｂ…第１，第２の外装体
３ａｃ，３ａｄ…第１，第２の端面
３ｂｃ，３ｂｄ…第１，第２の端面
４ａ，４ｂ…第１，第２の検出用電極
４ｃ…第３の電極
４Ａ，４Ｂ…対向部
５ａ，５ｂ…第１，第２の外部電極
６…基板
７…接着剤
１０，１１…圧電センサ
１２Ａ，１２Ｂ…第１，第２の圧電体
１８…絶縁層
２０，２１…圧電センサ
２２Ａ，２２Ｂ…第１，第２の圧電体
２２Ａａ，２２Ａｂ…第１，第２の主面
２２Ｂａ，２２Ｂｂ…第１，第２の主面
２３ａ，２３ｂ…第１，第２の外装体
３１…圧電センサ
３４Ａａ，３４Ａｂ，３４Ｂａ，３４Ｂｂ…対向部
４１…圧電センサ
４２Ａ，４２Ｂ…第１，第２の圧電体
４２Ａａ，４２Ａｂ…第１，第２の主面
４２Ｂａ，４２Ｂｂ…第１，第２の主面
４２Ａｃ，４２Ａｄ…第１，第２の端面
４２Ｂｃ，４２Ｂｄ…第１，第２の端面
４４Ａ１，４４Ｂ１…対向部
４４ａ，４４ｂ…第１，第２の検出用電極
５０…検出装置
５１…圧電センサ
５９…演算増幅器
５９ａ，５９ｂ…第１，第２の入力端
５９ｃ…出力端
６０…検出装置
６１…圧電センサ
７０，７１，７２，７３…圧電センサ
７８ａ，７８ｂ…ろう材
８０…圧電センサ
８６…実装基板
９０…圧電センサ
９８…樹脂モールド層

Claims (3)

1. 第１，第２の主面及び長さ方向を有し、分極軸が前記長さ方向に平行な方向である圧電体と、
   前記圧電体の表面に形成されており、前記長さ方向に平行な方向に延びる第１，第２の検出用電極と、
   前記圧電体の前記第１の主面または前記第２の主面に接合された基板とを備え、
   外部と接続されない第３の電極をさらに備え、
   前記第３の電極が前記圧電体の前記第１の主面に形成されており、前記第１，第２の検出用電極が前記圧電体の前記第２の主面上においてギャップを隔てて対向するように形成されており、前記第１，第２の検出用電極と前記第３の電極とが前記圧電体の厚み方向において対向している対向部を有し、
   前記第１の検出用電極と前記第３の電極とが対向している対向部における前記圧電体の分極軸の方向と、前記第２の検出用電極と前記第３の電極とが対向している対向部における前記圧電体の分極軸の方向が、長さ方向に平行でありかつ同一方向であり、
   前記圧電体の前記第１の主面または前記第２の主面の平面方向における、前記基板の伸長または収縮により前記圧電体に加わったせん断応力に対応した電気出力に基づき前記基板の変形を検出する、圧電センサ。
2. 前記圧電体の第１及び第２の主面のうち少なくとも一方に、板状の外装体が設けられている、請求項１に記載の圧電センサ。
3. 第１，第２の入力端と出力端とを有する演算増幅器を含むセンサ回路と、
   請求項１または２に記載の圧電センサとを備え、
   前記圧電センサが前記演算増幅器の前記第１の入力端に接続されている、検出装置。
   

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