WO2021182210A1 - 圧電同軸センサ - Google Patents

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WO2021182210A1
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layer
metal film
outer conductor
metal
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祥 上田
雄気 田中
大村　昌良
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株式会社フジクラ
ロボセンサー技研株式会社
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    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
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    • H10N30/857—Macromolecular compositions

Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric coaxial sensor having excellent noise resistance, which is a characteristic of suppressing external noise.
  • a piezoelectric coaxial sensor in which a piezoelectric element is arranged between a central conductor and an outer conductor of a coaxial cable is known.
  • the piezoelectric coaxial sensor detects the force by detecting the voltage of the piezoelectric element generated when a force is applied from the outer peripheral surface of the sensor via the center conductor and the outer conductor. Utilizing this property, the deformation of the object to be measured provided with the piezoelectric coaxial sensor, the force applied to the object to be measured, the vibration, and the like are detected.
  • a polymer piezoelectric material is generally used as the piezoelectric element of such a piezoelectric coaxial sensor.
  • Patent Document 1 describes a piezoelectric coaxial cable that is such a piezoelectric coaxial sensor.
  • This piezoelectric coaxial cable includes a central conductor, a polymer piezoelectric layer that covers the outer peripheral surface of the central conductor, an outer conductor that surrounds the outer peripheral surface of the polymer piezoelectric layer, and a jacket layer that covers the outer peripheral surface of the outer conductor. , Consists of.
  • the piezoelectric coaxial sensor described in Patent Document 1 is easily affected by an external electromagnetic field or the like, and a piezoelectric coaxial sensor having higher noise resistance is required.
  • an object of the present invention is to provide a piezoelectric coaxial sensor having excellent noise resistance characteristics.
  • the piezoelectric coaxial sensor of the present invention surrounds a central conductor including a conducting wire, a polymer piezoelectric layer covering the outer peripheral surface of the central conductor, and an outer peripheral surface of the polymer piezoelectric layer.
  • An induction generated in the polymer piezoelectric layer comprising 1 outer conductor, a first jacket layer covering the outer peripheral surface of the first outer conductor, and a second outer conductor surrounding the outer peripheral surface of the first jacket layer. It is characterized in that a voltage is generated between the central conductor and the first outer conductor based on the electric charge.
  • the second outer conductor acts as a shield layer, and it is possible to suppress the influence of an external electromagnetic field or the like from reaching the central conductor or the first outer conductor. Therefore, it is possible to prevent noise from being superimposed on the central conductor and the first outer conductor due to an external electromagnetic field or the like. Therefore, the piezoelectric coaxial sensor of the present invention can have excellent noise resistance characteristics.
  • the piezoelectric coaxial sensor includes a second jacket layer that covers the outer peripheral surface of the second outer conductor.
  • the second jacket layer can insulate the outer peripheral surface of the second outer conductor acting as a shield layer from the outside. Therefore, it is possible to further suppress the superimposition of noise on the central conductor and the first outer conductor via the second outer conductor.
  • the first outer conductor is formed by winding a plurality of conducting wires so as to surround the outer peripheral surface of the polymer piezoelectric layer, and the height is increased between the polymer piezoelectric layer and the first outer conductor. It is preferable to further include a first metal foil layer that is wound so as to surround the outer peripheral surface of the molecular piezoelectric layer and is in contact with the polymer piezoelectric layer and the first outer conductor.
  • the first metal foil layer comes into contact with the polymer piezoelectric layer, so that the bias of the electrical resistance in the circumferential direction can be suppressed. ..
  • the first outer conductor is formed by winding a plurality of conducting wires so as to surround the outer peripheral surface of the polymer piezoelectric layer, and the first metal foil layer is wound so as to surround the outer peripheral surface of the first outer conductor. It is preferable to further provide.
  • the combined resistance of the electric resistance of the first outer conductor and the electric resistance of the first metal foil layer is the first outer conductor alone. Since it is lower than the electrical resistance of the above, the performance of the piezoelectric coaxial sensor can be improved. Further, in this case, even if the conducting wires constituting the first outer conductor are biased, the bias of the electric flow in the circumferential direction can be suppressed by the first metal foil layer, and the performance can be stabilized. Further, even when the conducting wire constituting the first outer conductor has a biased gap, it is possible to suppress the superposition of noise due to external electromagnetic waves or the like by covering the entire circumference with the first metal foil layer. can.
  • the first metal foil layer is in contact with the first outer conductor.
  • the first outer conductor is formed by winding a plurality of conducting wires so as to surround the outer peripheral surface of the polymer piezoelectric layer, and is wound so as to surround the outer peripheral surface of the first outer conductor, and is made of a resin. It is preferable to further include a film with a first metal film provided with a metal film on at least one surface of the shaped film.
  • the combined resistance of the electric resistance of the first outer conductor and the electric resistance of the metal film of the film with the first metal film is the electric resistance of the first outer conductor alone. Because it is lower than, the performance of the piezoelectric coaxial sensor can be improved. Further, in this case, even if the conducting wires constituting the first outer conductor are biased, the bias of the electric flow in the circumferential direction can be suppressed by the metal film of the film with the first metal film, and the performance can be stabilized. Can be done. Further, even when the conducting wire constituting the first outer conductor is biased and a fine gap is formed, it is possible to suppress the superposition of noise due to external electromagnetic waves or the like by covering the entire circumference with a metal film. ..
  • the film with the first metal film is wound on the first outer conductor in a state where the first metal film side faces the first outer conductor side and the film side faces the first jacket layer side, so that the first outer conductor
  • the insulator that covers the metal film and the metal film is a double layer of the film of the film with the first metal film and the first jacket layer, so that the capacitance between the insulations between the first outer conductor and the second outer conductor can be reduced. .. Therefore, it is advantageous in the transmission of the measurement signal in the piezoelectric coaxial sensor, and it can be expected that the transmission characteristics on the high frequency side are particularly improved.
  • the metal film provided on one surface of the film with the first metal film is in contact with the first outer conductor.
  • the first outer conductor and the metal film provide electricity in the circumferential direction. It is possible to suppress the bias of the resistance.
  • the metal film of the film with the first metal film may be a single-layer metal film.
  • the film thickness of the first metal film-attached film can be reduced and the outer diameter of the piezoelectric coaxial sensor can be reduced as compared with the case where the metal film is a multilayer metal film.
  • the piezoelectric coaxial sensor can be made lighter and more flexible as compared with the case where the metal film is multi-layered, and can be a small and lightweight piezoelectric coaxial sensor. Since such a piezoelectric coaxial sensor has a light weight, it is possible to suppress the inhibition of the vibration of the vibrating body, and the vibration can be measured more accurately. Further, since such a piezoelectric coaxial sensor is flexible, the shape of the object to be measured to be attached can be diversified, and high-performance measurement can be expected according to the movement of the object to be measured.
  • the metal film of the film with the first metal film may be a multilayer metal film.
  • the surface can be protected by using a metal which is hard to rust for the metal layer exposed on the surface.
  • the defects can be improved by other metal films, and the defect can be improved in the circumferential direction. Variations in film resistance can be suppressed, and deterioration of the performance of the piezoelectric coaxial sensor due to defects can be suppressed.
  • the second outer conductor is formed by winding a plurality of conducting wires so as to surround the outer peripheral surface of the first jacket layer, and is inside the second outer conductor so as to surround the outer peripheral surface of the first jacket layer.
  • the electromagnetic wave or the like that tries to pass between the second outer conductors can be suppressed by the second metal foil layer. Therefore, noise can be further reduced.
  • the second metal foil layer is in contact with the second outer conductor.
  • the second metal foil layer and the second outer conductor do not need to be individually connected to the ground, but by connecting one to the ground, the second outer conductor can be connected. And the second metal foil layer can be used as a shield.
  • the second outer conductor is formed by winding a plurality of conducting wires so as to surround the outer peripheral surface of the first jacket layer, and is inside the second outer conductor so as to surround the outer peripheral surface of the first jacket layer.
  • the metal film provided on one surface of the film with the second metal film is in contact with the second outer conductor.
  • the metal film and the second outer conductor do not need to be individually connected to the ground, but one of them can be connected to the ground.
  • the outer conductor and the metal film can be used as a shield.
  • the metal film of the film with the second metal film may be a single-layer metal film.
  • the film thickness of the film with the second metal film can be reduced and the outer diameter of the piezoelectric coaxial sensor can be reduced as compared with the case where the metal film is a multilayer metal film.
  • the piezoelectric coaxial sensor can be made lighter and more flexible as compared with the case where the metal film is multi-layered, and can be a small and lightweight piezoelectric coaxial sensor. Since such a piezoelectric coaxial sensor has a light weight, it is possible to suppress the inhibition of the vibration of the vibrating body, and the vibration can be measured more accurately. Further, since the piezoelectric coaxial sensor is flexible, the shape of the object to be measured to be attached can be diversified, and high-performance measurement can be expected according to the movement of the object to be measured.
  • the metal film of the film with the second metal film may be a multilayer metal film.
  • the surface can be protected by using a metal which is hard to rust for the metal layer exposed on the surface.
  • the defects can be improved by other metal films, and the defect can be improved in the circumferential direction. Variations in film resistance can be suppressed, and deterioration of the performance of the piezoelectric coaxial sensor due to defects can be suppressed.
  • a piezoelectric coaxial sensor having excellent noise resistance is provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing a piezoelectric coaxial sensor according to the present embodiment.
  • the piezoelectric coaxial sensor 1 of the present embodiment includes a central conductor 11, a polymer piezoelectric layer 12, a first outer conductor 13, a first jacket layer 14, and a second outer conductor 15. , A second jacket layer 16 and the like.
  • the central conductor 11 is composed of a stranded wire of a plurality of conducting wires.
  • the conductor included in the central conductor 11 is not particularly limited, and examples of such a conductor include a conductor made of copper, aluminum, a tin-plated annealed copper alloy, or the like.
  • FIG. 1 shows an example in which the central conductor 11 is composed of stranded wires of a plurality of conducting wires as described above, the central conductor 11 may be composed of a conductive single wire. Further, the shape of the cross section of each conducting wire is not limited to a circle, and may be a rectangle. Further, the central conductor 11 may be a stranded wire of a conducting wire and an insulating wire rod.
  • the polymer piezoelectric layer 12 is a layer that covers the outer peripheral surface of the central conductor 11. In the present embodiment, the polymer piezoelectric layer 12 is in contact with the outer peripheral surface of the central conductor 11.
  • the polymer piezoelectric layer 12 is made of a polymer exhibiting piezoelectricity, and examples of such a polymer include polyvinylidene fluoride (PVDF), polylactic acid, and polyurea.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the outer shape of the cross section of the polymer piezoelectric layer 12 is formed into a substantially circular shape by extrusion molding or the like.
  • the polymer piezoelectric layer 12 may be formed by winding a tape-shaped film made of the polymer piezoelectric material around the center conductor 11. In this case, the film may be wound in a spiral winding or in a vertical winding.
  • the first outer conductor 13 is a conductor that surrounds the outer peripheral surface of the polymer piezoelectric layer 12. In the present embodiment, the first outer conductor 13 is in contact with the outer peripheral surface of the polymer piezoelectric layer 12.
  • the first outer conductor 13 has a configuration in which a plurality of conducting wires are spirally wound in the same direction.
  • Such a first outer conductor 13 is not particularly limited as long as it is made of a conductor, but is made of, for example, a conductor similar to that of the central conductor 11.
  • FIG. 1 shows an example in which a plurality of conductors are spirally wound as the first outer conductor 13, the first outer conductor 13 may be a net wire in which a plurality of conductors are woven.
  • the polymer piezoelectric layer 12 is in contact with the outer peripheral surface of the central conductor 11, and the first outer conductor 13 is in contact with the outer peripheral surface of the polymer piezoelectric layer 12. Therefore, when an external force applied to the piezoelectric coaxial sensor 1 is transmitted to the piezoelectric body layer 12 and an induced charge is generated in the piezoelectric body layer 12, the center conductor 11 and the first outer conductor 13 are separated from each other. A voltage is generated based on the induced charge generated in the polymer piezoelectric layer 12. Therefore, by attracting the voltage between the central conductor 11 and the first outer conductor 13 to the outside of the piezoelectric coaxial sensor 1 and measuring the voltage, it is possible to measure the force applied to the piezoelectric coaxial sensor 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing a structure of the piezoelectric coaxial sensor 1 of FIG. 1 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction.
  • the first jacket layer 14 is a layer that covers the outer peripheral surface of the first outer conductor 13. As shown in FIGS. 1 and 2, in the present embodiment, the first jacket layer 14 is composed of an inner first jacket layer 14a and an outer first jacket layer 14b.
  • the inner first jacket layer 14a is made of a tape-shaped film 14at made of resin, and the film 14at is spirally wound on the outer peripheral surface of the first outer conductor 13. No adhesive layer is provided on any surface of the film 14at, and the inner first jacket layer 14a is non-adhesive to the first outer conductor 13.
  • the material of the film 14at is not particularly limited, and examples thereof include insulating resins such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyimide, polyvinyl chloride, and polypropylene.
  • An adhesive layer may be provided on one surface of the film 14at, but the inner first jacket layer 14a and the first outer conductor 13 can be easily peeled off when the first outer conductor 13 is squeezed out. From this point of view, it is preferable that no adhesive layer is provided on any surface of the film 14at as described above.
  • the outer first jacket layer 14b is composed of a tape-shaped film 14bt made of resin and an adhesive layer 14ba provided on one surface of the film 14bt.
  • the adhesive layer 14ba faces the inner first jacket layer 14a side and is spirally wound on the outer peripheral surface of the inner first jacket layer 14a.
  • the film 14bt of the outer first jacket layer 14b is wound in the same direction as the film 14at of the inner first jacket layer 14a, but the film 14bt of the outer first jacket layer 14b and the inner th.
  • the film 14at of the jacket layer 14a may be wound in the opposite direction. Further, at least one of the film 14at and the film 14bt may be wound in a vertical winding.
  • the material of the film 14bt is not particularly limited, and examples thereof include the same material as the film 14at.
  • the adhesive used for the adhesive layer 14ba is not particularly limited, and examples thereof include acrylic adhesives, polyester adhesives, and polyamide adhesives. Although the adhesive layer 14ba may not be provided, it is preferable to provide the adhesive layer 14ba as described above from the viewpoint of suppressing the film 14bt from being unraveled when the piezoelectric coaxial sensor 1 is repeatedly bent.
  • the first jacket layer 14 may be composed of the other of the inner first jacket layer 14a and the outer first jacket layer 14b. ..
  • the first jacket layer 14 is non-adhesive as described above. It is preferably composed of an inner first jacket layer 14a and an outer first jacket layer 14b having an adhesive layer 14ba.
  • the second outer conductor 15 is a conductor that surrounds the outer peripheral surface of the first jacket layer 14.
  • the second outer conductor 15 has a configuration in which a plurality of conducting wires are spirally wound in the same direction.
  • Such a second outer conductor 15 is not particularly limited as long as it is made of a conductor, but is made of, for example, the same conductor as the first outer conductor 13.
  • FIG. 1 shows an example in which a plurality of conductors are spirally wound as the second outer conductor 15, the second outer conductor 15 may be a net wire in which a plurality of conductors are woven.
  • the second jacket layer 16 is a layer that covers the outer peripheral surface of the second outer conductor 15.
  • the second jacket layer 16 is composed of an inner second jacket layer 16a and an outer second jacket layer 16b.
  • the inner second jacket layer 16a is made of a tape-shaped film 16at made of resin, and the film 16at is spirally wound on the outer peripheral surface of the second outer conductor 15. No adhesive layer is provided on any surface of the film 16at, and the inner second jacket layer 16a is non-adhesive to the second outer conductor 15.
  • the material of the film 16at is not particularly limited, and examples thereof include the same material as the film 14at.
  • An adhesive layer may be provided on one surface of the film 16at, but the inner second jacket layer 16a and the second outer conductor 15 can be easily peeled off when the second outer conductor 15 is squeezed out. From this point of view, it is preferable that no adhesive layer is provided on any surface of the film 16at as described above.
  • the outer second jacket layer 16b is composed of a tape-shaped film 16bt made of resin and an adhesive layer 16ba provided on one surface of the film 16bt.
  • the adhesive layer 16ba faces the inner second jacket layer 16a side and is spirally wound on the outer peripheral surface of the inner second jacket layer 16a.
  • the film 16bt of the outer second jacket layer 16b is wound in the same direction as the film 16at of the inner second jacket layer 16a, but the film 16bt of the outer second jacket layer 16b and the inner second jacket layer 16b. 2
  • the film 16at of the jacket layer 16a may be wound in the opposite direction.
  • At least one of the film 16at and the film 16bt may be wound in a vertical winding.
  • the material of the film 16bt is not particularly limited, and examples thereof include the same material as the film 16at.
  • the adhesive used for the adhesive layer 16ba is not particularly limited, and examples thereof include an adhesive similar to the adhesive used for the adhesive layer 14ba.
  • the inner second jacket layer 16a may be omitted, and the second jacket layer 16 may be composed of the outer second jacket layer 16b.
  • the second jacket layer 16 is non-adhesive as described above. It is preferably composed of an inner second jacket layer 16a and an outer second jacket layer 16b having an adhesive layer 16ba.
  • the central conductor 11 including the conducting wire
  • the polymer piezoelectric layer 12 covering the outer peripheral surface of the central conductor 11, and the outer peripheral surface of the polymer piezoelectric layer 12
  • a first outer conductor 13 surrounding the outer conductor 13, a first jacket layer 14 covering the outer peripheral surface of the first outer conductor 13, and a second outer conductor 15 surrounding the outer peripheral surface of the first jacket layer 14 are provided. Further, a voltage is generated between the central conductor 11 and the first outer conductor 13 based on the induced charge generated in the polymer piezoelectric layer 12.
  • the second outer conductor 15 acts as a shield layer, and it is possible to suppress the influence of an external electromagnetic field or the like from reaching the central conductor 11 or the first outer conductor 13. Therefore, it is possible to prevent noise from being superimposed on the central conductor 11 and the first outer conductor 13 due to an external electromagnetic field or the like. Therefore, the piezoelectric coaxial sensor 1 of the present embodiment can have excellent noise resistance characteristics.
  • the piezoelectric coaxial sensor 1 of the present embodiment includes a second jacket layer 16 that covers the outer peripheral surface of the second outer conductor 15.
  • the second jacket layer 16 can insulate the outer peripheral surface of the second outer conductor 15 acting as a shield layer from the outside. Therefore, since the second outer conductor 15 can be reliably grounded, the second outer conductor 15 acts as a shield layer, and noise can be further suppressed from being superimposed on the center conductor 11 and the first outer conductor 13. .
  • the second jacket layer 16 is not an essential configuration, the piezoelectric coaxial sensor 1 has a second jacket layer from the viewpoint of further suppressing noise from being superimposed on the central conductor 11 and the first outer conductor 13 as described above. It is preferable to provide 16.
  • the first outer conductor 13 and the second outer conductor 15 may be made of a metal foil, and the metal foil may be wound around the metal foil.
  • FIG. 3 is a diagram showing a piezoelectric coaxial sensor according to this embodiment.
  • the piezoelectric coaxial sensor 1 of the present embodiment includes a first metal foil layer 21 instead of the inner first jacket layer 14a, and a second metal foil layer 22 instead of the inner second jacket layer 16a. It is different from the piezoelectric coaxial sensor 1 of the first embodiment in that the sensor 1 is provided.
  • the first metal foil layer 21 of the present embodiment is wound so as to be in contact with the outer peripheral surface of the first outer conductor 13 and surround the first outer conductor 13. Therefore, the first metal foil layer 21 is electrically connected to the first outer conductor 13.
  • the metal constituting the first metal foil layer 21 is not particularly limited as long as it is a metal, and examples thereof include copper and aluminum. Further, the first metal foil layer 21 is not provided with an adhesive layer, and the first metal foil layer 21 is non-adhesive to the first outer conductor 13.
  • the second metal foil layer 22 of the present embodiment is wound so as to be in contact with the outer peripheral surface of the second outer conductor 15 and surround the second outer conductor 15. Therefore, the second metal foil layer 22 is electrically connected to the second outer conductor 15.
  • the metal constituting the second metal foil layer 22 include the same metal as the metal constituting the first metal foil layer 21. Further, the second metal foil layer 22 is not provided with an adhesive layer, and the second metal foil layer 22 is non-adhesive to the second outer conductor 15.
  • the first outer conductor 13 is formed by winding a plurality of conducting wires so as to surround the outer peripheral surface of the polymer piezoelectric layer 12, and the piezoelectric coaxial sensor 1 is formed.
  • the first metal foil layer 21 is wound so as to surround the outer peripheral surface of the first outer conductor 13, and the first metal foil layer 21 is in contact with the first outer conductor 13. According to such a piezoelectric coaxial sensor 1, even when the conducting wires constituting the first outer conductor 13 are biased, the first outer conductor 13 and the first metal foil layer 21 provide electrical resistance in the circumferential direction. Bias can be suppressed.
  • the first metal foil layer 21 may be provided between the polymer piezoelectric layer 12 and the first outer conductor 13.
  • the first metal foil layer 21 is wound so as to surround the outer peripheral surface of the polymer piezoelectric layer 12, and is provided so as to be in contact with the polymer piezoelectric layer 12 and the first outer conductor 13. In this case, even if the conducting wire constituting the first outer conductor 13 is biased, the first metal foil layer 21 is in contact with the polymer piezoelectric layer 12, so that the bias of the electrical resistance in the circumferential direction is further increased. It can be suppressed.
  • the first metal foil layer 21 when the first metal foil layer 21 is wound so as to surround the outer peripheral surface of the first outer conductor 13, the first metal foil layer 21 is separated from the first outer conductor 13 and is first. It does not have to be electrically connected to the outer conductor 13. In this case, by connecting the first metal foil layer 21 to the ground, it can act as a shield, and noise can be further suppressed as compared with the piezoelectric coaxial sensor 1 of the first embodiment.
  • the second outer conductor 15 is formed by winding a plurality of conducting wires so as to surround the outer peripheral surface of the first jacket layer 14, and the piezoelectric coaxial sensor 1 is formed of the first jacket layer.
  • a second metal foil layer 22 wound outside the second outer conductor 15 is provided so as to surround the outer peripheral surface of 14, and the second metal foil layer 22 is in contact with the second outer conductor 15.
  • the noise can be further reduced as compared with the piezoelectric coaxial sensor 1 of the first embodiment. Further, by contacting the second metal foil layer 22 with the second outer conductor 15, one of the second metal foil layer 22 and the second outer conductor 15 can be connected to the ground without being individually connected to the ground. Therefore, the second outer conductor 15 and the second metal foil layer 22 can be used as a shield.
  • the second metal foil layer 22 may be provided inside the second outer conductor 15 and may be in contact with the second outer conductor 15. Even in this case, the second metal foil layer 22 can suppress electromagnetic waves and the like that are about to pass between the conductors of the second outer conductor 15. Therefore, the noise can be further reduced as compared with the piezoelectric coaxial sensor 1 of the first embodiment. Further, by contacting the second metal foil layer 22 with the second outer conductor 15, one of the second metal foil layer 22 and the second outer conductor 15 can be connected to the ground without being individually connected to the ground. Therefore, the second outer conductor 15 and the second metal foil layer 22 can be used as a shield.
  • the second metal foil layer 22 is separated from the second outer conductor 15 in either case where the second metal foil layer 22 is provided on the outer side or the inner side of the second outer conductor 15. Therefore, it does not have to be electrically connected to the second outer conductor 15. In this case, by connecting the second metal foil layer 22 to the ground, it can act as a shield, and noise can be further suppressed as compared with the piezoelectric coaxial sensor 1 of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a piezoelectric coaxial sensor according to the present embodiment.
  • the piezoelectric coaxial sensor 1 of the present embodiment includes a film 23 with a first metal film instead of the inner first jacket layer 14a, and has a second metal film instead of the inner second jacket layer 16a. It differs from the piezoelectric coaxial sensor 1 of the first embodiment in that the film 24 is provided.
  • the film 23 with a first metal film has an inner first metal film 23mi provided on one surface of a tape-shaped film 23t made of resin, and an outer first metal film 23mo provided on the other surface.
  • the film 23t has, for example, the same structure as the film 14at of the inner first jacket layer 14a.
  • the inner first metal film 23mi and the outer first metal film 23mo are, for example, single-layer films having the same structure as each other and in which metals such as copper and aluminum are laminated by vapor deposition, sputtering, or the like.
  • the film 23 with the first metal film is wound so as to surround the outer peripheral surface of the first outer conductor 13, the inner first metal film 23mi is in contact with the first outer conductor 13, and the outer first metal.
  • the film 23mo is non-contact with the first outer conductor 13.
  • the film 23 with the first metal film is wound one or more turns in the circumferential direction, and there is a portion where the film 23 with the first metal film is doubled. Therefore, at this site, the outer first metal film 23mo is in contact with the inner first metal film 23mi. Therefore, the outer first metal film 23mo is electrically connected to the first outer conductor 13 via the inner first metal film 23mi.
  • the first metal film-attached film 23 is not provided with an adhesive layer, and the first metal film-attached film 23 is non-adhesive to the first outer conductor 13.
  • the film 24 with a second metal film is provided with an inner second metal film 24mi on one surface of a tape-shaped film 24t made of resin and an outer second metal film 24mo on the other surface.
  • the film 24t has, for example, the same configuration as the film 23t of the film 23 with the first metal film.
  • the inner second metal film 24mi and the outer second metal film 24mo have the same configuration as, for example, the inner first metal film 23mi and the outer first metal film 23mo.
  • the film 24 with the second metal film is not provided with an adhesive layer, and the film 24 with the second metal film is not adhered to the second outer conductor 15.
  • the film 24 with the second metal film is wound so as to surround the outer peripheral surface of the second outer conductor 15, the inner second metal film 24mi is in contact with the second outer conductor 15, and the outer second metal.
  • the film 24mo is non-contact with the second outer conductor 15.
  • the film 24 with the second metal film is wound one or more turns in the circumferential direction, and there is a portion where the film 24 with the second metal film is doubled. Therefore, at this site, the outer second metal film 24mo is in contact with the inner second metal film 24mi. Therefore, the outer second metal film 24mo is electrically connected to the second outer conductor 15 via the inner second metal film 24mi.
  • the first outer conductor 13 is formed by winding a plurality of conducting wires so as to surround the outer peripheral surface of the polymer piezoelectric layer 12, and the piezoelectric coaxial sensor 1 is formed.
  • a film with a first metal film 23 is provided with metal films on both sides of a tape-shaped film 23t made of resin, which is wound so as to surround the outer peripheral surface of the first outer conductor 13.
  • the inner first metal film 23mi provided on one surface of the film 23t is in contact with the first outer conductor 13.
  • the first outer conductor 13 and the inner first metal film 23mi provide electrical resistance in the circumferential direction. Bias can be suppressed.
  • the inner first metal film 23mi and the outer first metal film 23mo are in contact with each other.
  • the combined resistance of the electric resistance of the inner first metal film 23mi and the electric resistance of the outer first metal film 23mo is lower than the resistance of the inner first metal film 23mi alone, so that the inner first metal film 23mi is the inner first metal film.
  • the electrical resistance can be lowered as compared with the case where the 23mi and the outer first metal film 23mo are not in contact with each other, and the performance of the piezoelectric coaxial sensor 1 can be improved.
  • the inner first metal film 23mi does not have to be electrically connected to the first outer conductor 13 apart from the first outer conductor 13. In this case, by connecting the inner first metal film 23mi and the outer first metal film 23mo to the ground, it can act as a shield, and noise can be further suppressed as compared with the piezoelectric coaxial sensor 1 of the first embodiment. Can be done.
  • the inner first metal film 23mi or the outer first metal film 23mo may be omitted. In this case, even when the metal film does not come into contact with the first outer conductor 13, the metal film can act as a shield by being connected to the ground, and noise can be further suppressed.
  • the second outer conductor 15 is formed by winding a plurality of conducting wires so as to surround the outer peripheral surface of the first jacket layer 14, and the piezoelectric coaxial sensor 1 is the second outer conductor.
  • a film 24t with a second metal film is provided with metal films on both sides of a tape-shaped film 24t that is wound so as to surround the outer peripheral surface of the resin 15 and is made of a resin.
  • the inner second metal film 24mi provided on the surface is in contact with the second outer conductor 15.
  • the inner second metal film 24mi and the outer second metal film 24mo are in contact with each other. Therefore, by connecting one of the inner second metal film 24mi and the outer second metal film 24mo to the ground, the inner second metal film 24mi and the outer second metal film 24mo can be used as a shield.
  • the inner second metal film 24mi does not have to be electrically connected to the second outer conductor 15 apart from the second outer conductor 15. In this case, by connecting the inner second metal film 24mi and the outer second metal film 24mo to the ground, it can act as a shield, and noise can be further suppressed as compared with the piezoelectric coaxial sensor 1 of the first embodiment. Can be done.
  • the inner second metal film 24mi or the outer second metal film 24mo may be omitted. In this case, even when the metal film does not come into contact with the second outer conductor 15, by connecting the metal film to the ground, it can act as a shield and suppress noise.
  • the film 24 with the second metal film may be provided inside the second outer conductor 15 so that the second outer conductor 15 and the outer second metal film 24mo may come into contact with each other. Even in this case, electromagnetic waves and the like that are about to pass between the conductors of the second outer conductor 15 can be suppressed by the inner second metal film 24mi and the outer second metal film 24mo of the film with the second metal film. Therefore, the noise can be further reduced as compared with the piezoelectric coaxial sensor 1 of the first embodiment. Further, since the outer second metal film 24mo of the film 24 with the second metal film is in contact with the second outer conductor, the outer second metal film 24mo and the second outer conductor 15 do not need to be individually connected to the ground. By connecting one to the ground, the second outer conductor 15 and the outer second metal film 24mo can be used as a shield.
  • the outer second metal film 24mo of the film 24 with the second metal film is the second outer surface. It does not have to be electrically connected to the second outer conductor 15 apart from the conductor 15. In this case, the outer second metal film 24mo and the inner second metal film 24mi can act as a shield by being connected to the ground, and noise can be further suppressed as compared with the piezoelectric coaxial sensor 1 of the first embodiment. Can be done.
  • the outer second metal film 24 mo may be omitted.
  • the inner second metal film 24mi is not in contact with the second outer conductor 15, but by connecting the inner second metal film 24mi to the ground, it can act as a shield and suppress noise. can.
  • FIG. 5 is a diagram showing such a modified example.
  • the inner first metal film 23 mi is composed of three metal layers 23 mi 1 to 23 mi 3
  • the outer first metal film 23 mo is composed of three metal layers 23 mo 1 to 23 mo 3 .
  • the inner first metal film 23mi and the outer first metal film 23mo are composed of a multilayer metal film
  • the inner first metal film 23mi and the outer first metal film 23mo are each composed of a single layer metal film.
  • the electrical resistance can be reduced as compared with the above. Therefore, the performance of the piezoelectric coaxial sensor 1 can be improved.
  • pinholes may be formed in a part of the metal layer 23mi 1 to 23mi 3 of the inner first metal film 23mi or a part of the metal layer 23mo 1 to 23mo 3 of the outer first metal film 23mo. Even if there is a defect such as the thickness of a part of the metal layer being thinner than the design value, the defect can be improved by another metal layer, and the variation in the film resistance in the circumferential direction can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress a deterioration in the performance of the piezoelectric coaxial sensor 1 due to a defect. Further, by covering such a pinhole with another metal layer, it is possible to suppress the superposition of noise due to an external electromagnetic wave or the like.
  • the inner first metal film 23mi and the outer first metal film 23mo are a single layer, it is possible to easily adjust the electric resistance and the adhesion between these metal films and the film.
  • a metal layer having good adhesion to a resin such as nickel or aluminum is formed on the film 23t as an adhesion layer, and a copper metal layer is further formed on the film 23t.
  • a metal having a rust-prone surface such as copper is used for a part of the metal layers 23mi 1 to 23mi 3 of the inner first metal film 23mi and a part of the metal layers 23mo 1 to 23mo 3 of the outer first metal film 23mo.
  • the surface can be protected by using a metal that does not easily rust for the metal layer exposed on the surface.
  • a metal layer of copper is formed, the surface thereof is easily oxidized. Therefore, by forming a metal layer such as aluminum, nickel, or tin on the surface, copper can be protected from rust.
  • the combined resistance of the electric resistance of the metal layer made of copper and the electric resistance of the metal layer made of aluminum, tin, etc. formed on the copper is a single metal layer made of copper. It can be expected that the performance of the piezoelectric coaxial sensor 1 will be improved.
  • the number of metal layers is not limited to 3 as long as it is 2 or more.
  • the inner second of the film 24 with the second metal film is similar to the example in which the inner first metal film 23mi and the outer first metal film 23mo are multilayer metal films described with reference to FIG.
  • the two metal film 24mi and the outer second metal film 24mo may be composed of a multilayer metal film.
  • the electric resistance can be reduced as compared with the case where the inner second metal film 24mi and the outer second metal film 24mo are each composed of a single-layer metal film. Therefore, the performance of the piezoelectric coaxial sensor 1 can be improved.
  • pinholes are formed in any of the inner second metal film 24mi or any of the outer second metal film 24mo, or any of the inner second metal film 24mi or the outer second metal layer. 2 Even if there is a defect that the thickness of any of the metal layers of the metal film 24mo is formed thinner than the design value, the defective metal layer and the other layer overlap with each other. The defect can be corrected. Further, by covering such a pinhole with another metal layer, it is possible to suppress the invasion of noise due to an external electromagnetic wave or the like through the pinhole.
  • the performance of the piezoelectric coaxial sensor 1 can be expected to be improved.
  • the combined resistance of the electric resistance of the inner second metal film 24mi and the electric resistance of the outer second metal film 24mo of the film 24 with the second metal film is the electric resistance of the inner second metal film 24mi and the outer second metal film 24mi. It can be low compared to each of the 24 mo electrical resistances. Therefore, improvement in the performance of the piezoelectric coaxial sensor can be expected.
  • the number of metal layers is not limited to three as long as it is two or more.
  • Example 2 A piezoelectric coaxial sensor having a length of 100 cm and having substantially the same configuration as the piezoelectric coaxial sensor 1 shown in FIGS. 1 and 2 was prepared.
  • the center conductor 11 a stranded wire having an outer diameter of about 0.15 mm was used, which was composed of seven conductors having an outer diameter of about 0.05 mm.
  • the polymer piezoelectric layer 12 has a configuration in which a tape-shaped film made of PVDF is spirally wound around the outer peripheral surface of the central conductor 11. At this time, the film was wound so that a part of the film overlapped twice.
  • the outer diameter of the polymer piezoelectric layer 12 was 0.3 mm.
  • the first outer conductor 13 has a configuration in which a plurality of conductors having an outer diameter of 0.03 mm are spirally wound around the outer peripheral surface of the polymer piezoelectric layer 12.
  • the outer diameter of the first outer conductor 13 was 0.36 mm.
  • the first jacket layer 14 was composed of an inner first jacket layer 14a and an outer first jacket layer 14b as in the above embodiment.
  • the inner first jacket layer 14a has a structure in which a film 14at made of polyethylene terephthalate (PET) is spirally wound around the outer peripheral surface of the first outer conductor 13. At this time, the film 14at was wound so that a part of the film 14at overlapped twice.
  • the outer diameter of the inner first jacket layer 14a was 0.38 mm.
  • the outer first jacket layer 14b is provided with an adhesive layer 14ba on one surface, and a film 14bt made of PET is spirally wound around the outer peripheral surface of the inner first jacket layer 14a. At this time, the film 14bt was wound so that a part of the film 14bt overlapped twice.
  • the outer diameter of the outer first jacket layer 14b was 0.39 mm.
  • the second outer conductor 15 has a configuration in which a plurality of conductors having an outer diameter of 0.03 mm are spirally wound around the outer peripheral surface of the first jacket layer 14. The outer diameter of the second outer conductor 15 was 0.45 mm.
  • the second jacket layer 16 was composed of an inner second jacket layer 16a and an outer second jacket layer 16b as in the above embodiment.
  • the inner second jacket layer 16a has a configuration in which a film 16at made of PET is spirally wound on the outer peripheral surface of the second outer conductor 15. At this time, the film 16at was wound so that a part of the film 16at overlaps twice.
  • the outer diameter of the inner second jacket layer 16a was 0.47 mm.
  • the outer second jacket layer 16b is provided with an adhesive layer 16ba on one surface, and a film 16bt made of PET is spirally wound around the outer peripheral surface of the inner second jacket layer 16a. At this time, the film 16bt was wound so that a part of the film 16bt overlapped twice.
  • the outer diameter of the outer second jacket layer 16b was 0.54 mm.
  • the prepared piezoelectric coaxial sensor of the embodiment was placed on a table, and the voltage generated between the central conductor 11 and the first outer conductor 13 of the piezoelectric coaxial sensor was amplified 20 times and read with an oscilloscope. At this time, the second outer conductor 15 was grounded. The waveform shown on the oscilloscope is shown in FIG. As shown in FIG. 6, no change was observed in the waveform.
  • the prepared piezoelectric coaxial sensor of the comparative example was placed on the table in the same manner as in the embodiment, and the voltage generated between the central conductor and the first outer conductor of the piezoelectric coaxial sensor was amplified 20 times and read with an oscilloscope. rice field.
  • the waveform shown on the oscilloscope is shown in FIG. As shown in FIG. 7, the result was that a waveform of approximately 50 Hz was output from the piezoelectric coaxial sensor of the comparative example. It is considered that this is because the frequency of the AC power supply in the measurement chamber is the same, and the electromagnetic field generated from the power supply is superimposed on the central conductor 11 and the first outer conductor 13 of the piezoelectric coaxial sensor.
  • the piezoelectric coaxial sensor of the present invention can obtain a piezoelectric coaxial sensor having excellent characteristics of suppressing external noise, a high S / N ratio, and improved noise resistance characteristics.
  • the piezoelectric coaxial sensor of the example was hit to give an impact.
  • the waveform shown by the oscilloscope at this time is shown in FIG.
  • the piezoelectric coaxial sensor of the embodiment detected the impact of the table. Therefore, it was shown that even a piezoelectric coaxial sensor provided with the second outer conductor 15 can detect an impact.
  • a piezoelectric coaxial sensor having excellent noise resistance is provided, and it is expected to be used in fields such as measurement of equipment.

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Abstract

圧電同軸センサ（１）は、導線から成る中心導体（１１）と、中心導体（１１）の外周面を被覆する高分子圧電体層（１２）と、高分子圧電体層（１２）の外周面を囲う第１外部導体（１３）と、第１外部導体（１３）の外周面を被覆する第１ジャケット層（１４）と、第１ジャケット層（１４）の外周面を囲う第２外部導体（１５）と、を備え、高分子圧電体層（１２）に生じる誘導電荷に基づいて中心導体（１１）と第１外部導体（１３）との間に電圧が生じる。

Description

圧電同軸センサ
　本発明は、外来ノイズを抑制する特性である耐ノイズ特性に優れる圧電同軸センサに関する。
　同軸ケーブルの中心導体と外部導体との間に圧電素子が配置された圧電同軸センサが知られている。圧電同軸センサは、当該センサの外周面から力が加わる場合に生じる圧電素子の電圧を中心導体と外部導体とを介して検知することで、当該力を検出する。この性質を利用して、圧電同軸センサが設けられる被測定物の変形や被測定物に加わる力、振動等を検出する。このような圧電同軸センサの圧電素子には、一般的に高分子圧電体が用いられる。
　下記特許文献１には、このような圧電同軸センサである圧電同軸ケーブルが記載されている。この圧電同軸ケーブルは、中心導体と、中心導体の外周面を被覆する高分子圧電体層と、高分子圧電体層の外周面を囲う外部導体と、外部導体の外周面を被覆するジャケット層と、から構成される。
特開２０１７－１８３５７０号公報
　しかし、上記特許文献１に記載の圧電同軸センサは、外部の電磁場等の影響を受け易く、より高い耐ノイズ特性を有する圧電同軸センサが求められている。
　そこで、本発明は、優れた耐ノイズ特性を有する圧電同軸センサを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明の圧電同軸センサは、導線を含む中心導体と、前記中心導体の外周面を被覆する高分子圧電体層と、前記高分子圧電体層の外周面を囲う第１外部導体と、前記第１外部導体の外周面を被覆する第１ジャケット層と、前記第１ジャケット層の外周面を囲う第２外部導体と、を備え、前記高分子圧電体層に生じる誘導電荷に基づいて前記中心導体と前記第１外部導体との間に電圧が生じることを特徴とするものである。
　このような圧電同軸センサによれば、第２外部導体がシールド層として作用し、外部の電磁場等の影響が中心導体や第１外部導体に届くことを抑制することができる。従って、外部の電磁場等により、中心導体や第１外部導体にノイズが重畳することを抑制することができる。このため、本発明の圧電同軸センサは、優れた耐ノイズ特性を有することができる。
　また、上記圧電同軸センサは、前記第２外部導体の外周面を被覆する第２ジャケット層を備えることが好ましい。
　第２ジャケット層により、シールド層として作用する第２外部導体の外周面を外部と絶縁し得る。従って、第２外部導体を介して中心導体や第１外部導体にノイズが重畳することをより抑制することができる。
　また、前記第１外部導体は、複数の導線が前記高分子圧電体層の外周面を囲うように巻かれて成り、前記高分子圧電体層と前記第１外部導体との間において、前記高分子圧電体層の外周面を囲うように巻かれ、前記高分子圧電体層と前記第１外部導体とに接する第１金属箔層を更に備えることが好ましい。
　この場合、第１外部導体を構成する導線が偏る場合であっても、高分子圧電体層に第１金属箔層が接触するので、周方向の電気的な抵抗の偏りを抑制することができる。
　或いは、前記第１外部導体は、複数の導線が前記高分子圧電体層の外周面を囲うように巻かれて成り、前記第１外部導体の外周面を囲うように巻かれる第１金属箔層を更に備えることが好ましい。
　このような構成で、第１外部導体と第１金属箔層とが接する場合には、第１外部導体の電気抵抗と第１金属箔層の電気抵抗との合成抵抗が、第１外部導体単体の電気抵抗よりも低いため、圧電同軸センサの性能を向上することができる。また、この場合、第１外部導体を構成する導線が偏っても、周方向の電気の流れの偏りを第１金属箔層により抑制することができ、性能の安定化を図ることができる。また、第１外部導体を構成する導線が偏り隙間ができる場合であっても、全周に亘り第１金属箔層により覆われることで、外来電磁波等によるノイズが重畳することを抑制することができる。
　この場合、前記第１金属箔層は、前記第１外部導体に接することが好ましい。
　第１金属箔層が第１外部導体に接することで、第１外部導体を構成する導線が偏る場合であっても、第１外部導体と第１金属箔層とにより、周方向の電気的な抵抗の偏りを抑制することができる。
　或いは、前記第１外部導体は、複数の導線が前記高分子圧電体層の外周面を囲うように巻かれて成り、前記第１外部導体の外周面を囲うように巻かれ、樹脂から成るテープ状のフィルムの少なくとも一方の面に金属膜が設けられる第１金属膜付フィルムを更に備えることが好ましい。
　この場合、金属膜が第１外部導体に接する場合には、第１外部導体の電気抵抗と第１金属膜付フィルムの金属膜の電気抵抗との合成抵抗が、第１外部導体単体の電気抵抗よりも低いため、圧電同軸センサの性能を向上することができる。また、この場合、第１外部導体を構成する導線が偏っても、周方向の電気の流れの偏りを第１金属膜付フィルムの金属膜により抑制することができ、性能の安定化を図ることができる。また、第１外部導体を構成する導線が偏り微細な隙間ができる場合であっても、全周に亘り金属膜により覆われることで、外来電磁波等によるノイズが重畳することを抑制することができる。
　また、第１金属膜側が第１外部導体側を向き、フィルム側が第１ジャケット層側を向いた状態で、第１金属膜付フィルムが第１外部導体上に巻かれることにより、第一外部導体と金属膜とを覆う絶縁体が、第１金属膜付フィルムのフィルムと第１ジャケット層との二重となることで、第１外部導体と第２外部導体間の絶縁間容量を減少し得る。このため、圧電同軸センサにおける計測信号の伝送上有利となり、特に高周波側の伝送特性の向上が期待できる。
　この場合、前記第１金属膜付フィルムの前記フィルムの一方の面に設けられる前記金属膜は、前記第１外部導体に接することが好ましい。
　第１金属膜付フィルムの金属膜が第１外部導体に接することで、第１外部導体１３を構成する導線が偏る場合であっても、第１外部導体と金属膜とにより、周方向の電気的な抵抗の偏りを抑制することができる。
　また、この場合、前記第１金属膜付フィルムの前記金属膜が単層の金属膜であってもよい。
　この場合、金属膜が多層の金属膜である場合と比べて、第１金属膜付フィルムの膜厚を薄くすることができ、圧電同軸センサの外径を小さくすることができる。更に、金属膜が多層の場合と比べて、圧電同軸センサを軽量化、柔軟化し易く、小さく、軽量な圧電同軸センサとし得る。このような圧電同軸センサは、自重が軽いため振動体の振動の阻害を抑制することができ、その振動をより正確に計測することができる。また、このような圧電同軸センサは、柔軟なため、付着させる被計測物の形状を多様化することができ、被計測物の動きに応じた高性能な計測を期待できる。
　或いは、この場合、前記第１金属膜付フィルムの前記金属膜が多層の金属膜であってもよい。
　この場合、金属膜が単層の場合と比べて、電気抵抗の調整や、金属膜とフィルムとの密着性の調整を容易にすることができる。また、金属層の一部に銅のように表面の錆び易い金属が用いられる場合であっても、表面に露出する金属層に錆びにくい金属が用いられることで、表面保護をすることができる。
　また、一部の金属膜にピンホールが形成されたり、一部の金属膜の膜厚が設計値より薄いといった不具合があっても、他の金属膜によりその不具合を改善し得、周方向の膜抵抗のばらつきを抑制し得、不具合による圧電同軸センサの性能の低下を抑制することができる。
　また、前記第２外部導体は、複数の導線が前記第１ジャケット層の外周面を囲うように巻かれて成り、前記第１ジャケット層の外周面を囲うように、前記第２外部導体の内側または外側に巻かれる第２金属箔層を更に備えることが好ましい。
　この場合、第２外部導体を構成する導線が偏る場合であっても、第２外部導体間を通過しようとする電磁波等を第２金属箔層により抑制し得る。従って、ノイズをより低減し得る。
　この場合、前記第２金属箔層は、前記第２外部導体に接することが好ましい。
　第２金属箔層が第２外部導体に接することで、第２金属箔層と第２外部導体とを個別にグランドに接続しなくても、一方をグランドに接続することで、第２外部導体と第２金属箔層とをシールドとすることができる。
　或いは、前記第２外部導体は、複数の導線が前記第１ジャケット層の外周面を囲うように巻かれて成り、前記第１ジャケット層の外周面を囲うように、前記第２外部導体の内側または外側に巻かれ、樹脂から成るテープ状のフィルムの少なくとも一方の面に金属膜が設けられる第２金属膜付フィルムを更に備えることが好ましい。
　この場合、第２外部導体を構成する導線が偏る場合であっても、第２外部導体の導線間を通過しようとする電磁波等を第２金属膜付フィルムの金属膜により抑制し得る。従って、ノイズをより低減し得る。
　この場合、前記第２金属膜付フィルムの前記フィルムの一方の面に設けられる前記金属膜は、前記第２外部導体に接することが好ましい。
　第２金属膜付フィルムの金属膜が第２外部導体に接することで、当該金属膜と第２外部導体とを個別にグランドに接続しなくても、一方をグランドに接続することで、第２外部導体と当該金属膜とをシールドとすることができる。
　この場合、前記第２金属膜付フィルムの前記金属膜が単層の金属膜であってもよい。
　この場合、金属膜が多層の金属膜である場合と比べて、第２金属膜付フィルムの膜厚を薄くすることが可能で、圧電同軸センサの外径を小さくすることができる。更に、金属膜が多層の場合と比べて、圧電同軸センサを軽量化、柔軟化し易く、小さく、軽量な圧電同軸センサとし得る。このような圧電同軸センサは、自重が軽いため振動体の振動の阻害を抑制することができ、その振動をより正確に計測することができる。また、圧電同軸センサは、柔軟なため、付着させる被計測物の形状を多様化することができ、被計測物の動きに応じた高性能な計測を期待できる。
　或いは、前記第２金属膜付フィルムの前記金属膜が多層の金属膜であってもよい。
　この場合、金属膜が単層の場合と比べて、電気抵抗の調整や、金属膜とフィルムとの密着性の調整を容易にすることができる。また、金属層の一部に銅のように表面の錆び易い金属が用いられる場合であっても、表面に露出する金属層に錆びにくい金属が用いられることで、表面保護をすることができる。
　また、一部の金属膜にピンホールが形成されたり、一部の金属膜の膜厚が設計値より薄いといった不具合があっても、他の金属膜によりその不具合を改善し得、周方向の膜抵抗のばらつきを抑制し得、不具合による圧電同軸センサの性能の低下を抑制することができる。
　以上のように、本発明によれば、優れた耐ノイズ特性を有する圧電同軸センサが提供される。
本発明の第１実施形態に係る圧電同軸センサを示す図である。 図１の圧電同軸センサの長手方向に垂直な断面における構造を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る圧電同軸センサを示す図である。 本発明の第３実施形態に係る圧電同軸センサを示す図である。 第３実施形態における第１金属膜付フィルムの変形例を示す図である。 実施例におけるオシロスコープの波形を示す図である。 比較例におけるオシロスコープの波形を示す図である。 実施例の圧電同軸センサを叩いた際のオシロスコープの波形を示す図である。
　以下、本発明に係る圧電同軸センサを実施するための形態が添付図面とともに例示される。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、以下の実施形態から変更、改良することができる。また、本明細書では、理解を容易にするために、各部材の寸法が誇張して示されている場合がある。
（第１実施形態）
　図１は、本実施形態に係る圧電同軸センサを示す図である。図１に示すように、本実施形態の圧電同軸センサ１は、中心導体１１と、高分子圧電体層１２と、第１外部導体１３と、第１ジャケット層１４と、第２外部導体１５と、第２ジャケット層１６と、を備える。
　中心導体１１は、複数の導線の撚り線から成る。この中心導体１１に含まれる導線は、導体から成り特に制限されないが、このような導体として、例えば、銅、アルミニウム、錫めっき軟銅合金等から成る導線が挙げられる。なお、図１では、中心導体１１が上述のように複数の導線の撚り線から成る例が示されているが、中心導体１１は、導電性の単線から成っても良い。また、それぞれの導線の断面の形状は、円形に限らず、矩形であってもよい。また、中心導体１１は、導線と絶縁性の線材との撚り線であってもよい。
　高分子圧電体層１２は、中心導体１１の外周面を被覆する層である。本実施形態では、高分子圧電体層１２は、中心導体１１の外周面に接している。高分子圧電体層１２は、圧電性を示す高分子から成り、このような高分子としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ乳酸、ポリ尿素等を挙げることができる。高分子圧電体層１２は、押し出し成形等により、断面の外形が略円形状に形成されている。なお、高分子圧電体層１２は、高分子圧電体から成るテープ状のフィルムが中心導体１１に巻かれることで構成されてもよい。この場合、当該フィルムは、螺旋巻きで巻かれても縦添え巻きで巻かれてもよい。
　第１外部導体１３は、高分子圧電体層１２の外周面を囲う導体である。本実施形態では、第１外部導体１３は、高分子圧電体層１２の外周面に接している。第１外部導体１３は、複数の導線が同一方向に螺旋状に巻かれた構成とされる。このような第１外部導体１３は、導体から成れば特に制限されないが、例えば、中心導体１１と同様の導体から成る。なお、図１では、第１外部導体１３として複数の導線が螺旋状に巻かれた例が示されるが、第１外部導体１３は、複数の導線が編まれた網線であってもよい。
　上記のように、高分子圧電体層１２は中心導体１１の外周面に接し、第１外部導体１３は高分子圧電体層１２の外周面に接している。このため、圧電同軸センサ１に加わる外力が高分子圧電体層１２に伝達され当該高分子圧電体層１２に誘導電荷が生じる場合に、中心導体１１と第１外部導体１３との間には、高分子圧電体層１２に生じる誘導電荷に基づいて電圧が生じる。このため、中心導体１１と第１外部導体１３との間の電圧を該圧電同軸センサ１の外側に誘引し計測することで、該圧電同軸センサ１に加わる力を計測することが可能となる。
　図２は、図１の圧電同軸センサ１の長手方向に垂直な断面における構造を示す図である。第１ジャケット層１４は、第１外部導体１３の外周面を被覆する層である。図１、図２に示すように、本実施形態では、第１ジャケット層１４は、内側第１ジャケット層１４ａと外側第１ジャケット層１４ｂとから成る。
　内側第１ジャケット層１４ａは、樹脂から成るテープ状のフィルム１４ａｔから成り、フィルム１４ａｔは、第１外部導体１３の外周面上に螺旋状に巻かれている。フィルム１４ａｔのいずれの面にも接着層が設けられておらず、内側第１ジャケット層１４ａは、第１外部導体１３に非接着である。フィルム１４ａｔの材料としては、特に制限されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン等の絶縁性の樹脂を挙げることができる。なお、フィルム１４ａｔの一方の面上に接着層が設けられてもよいが、第１外部導体１３を口出しする際に、内側第１ジャケット層１４ａと第１外部導体１３とが容易に剥離可能となる観点から、上記のようにフィルム１４ａｔのいずれの面にも、接着層が設けられないことが好ましい。
　外側第１ジャケット層１４ｂは、図２に示すように、樹脂から成るテープ状のフィルム１４ｂｔと、フィルム１４ｂｔの一方の面上に設けられる接着層１４ｂａとから成る。フィルム１４ｂｔは、接着層１４ｂａが内側第１ジャケット層１４ａ側を向き、内側第１ジャケット層１４ａの外周面上に螺旋状に巻かれている。なお、図１の例では、外側第１ジャケット層１４ｂのフィルム１４ｂｔは、内側第１ジャケット層１４ａのフィルム１４ａｔと同一方向に巻かれているが、外側第１ジャケット層１４ｂのフィルム１４ｂｔと内側第１ジャケット層１４ａのフィルム１４ａｔとが逆方向に巻かれてもよい。また、フィルム１４ａｔ及びフィルム１４ｂｔの少なくとも一方が縦添え巻きに巻かれてもよい。フィルム１４ｂｔの材料としては、特に制限されないが、例えば、フィルム１４ａｔと同様の材料を挙げることができる。接着層１４ｂａに用いられる接着剤としては、特に限定されないが、アクリル系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアミド系接着剤等を挙げることができる。接着層１４ｂａが設けられなくてもよいが、圧電同軸センサ１が繰り返し屈曲される場合におけるフィルム１４ｂｔが解けること抑制する観点から、上記のように接着層１４ｂａが設けられることが好ましい。
　なお、内側第１ジャケット層１４ａ及び外側第１ジャケット層１４ｂのいずれか一方が省略され、第１ジャケット層１４が内側第１ジャケット層１４ａ及び外側第１ジャケット層１４ｂの他方から構成されてもよい。ただし、第１ジャケット層１４と第１外部導体１３とが容易に剥離可能としつつ、第１ジャケット層１４が解けることを抑制する観点から、第１ジャケット層１４は、上記のように非接着の内側第１ジャケット層１４ａと、接着層１４ｂａを有する外側第１ジャケット層１４ｂとから構成されることが好ましい。
　第２外部導体１５は、第１ジャケット層１４の外周面を囲う導体である。第２外部導体１５は、複数の導線が同一方向に螺旋状に巻かれた構成とされる。このような第２外部導体１５は、導体から成れば特に制限されないが、例えば、第１外部導体１３と同様の導体から成る。なお、図１では、第２外部導体１５として複数の導線が螺旋状の巻かれた例が示されるが、第２外部導体１５は、複数の導線が編まれた網線であってもよい。
　第２ジャケット層１６は、第２外部導体１５の外周面を被覆する層である。本実施形態では、第２ジャケット層１６は、内側第２ジャケット層１６ａと外側第２ジャケット層１６ｂとから成る。
　内側第２ジャケット層１６ａは、樹脂から成るテープ状のフィルム１６ａｔから成り、フィルム１６ａｔは、第２外部導体１５の外周面上に螺旋状に巻かれている。フィルム１６ａｔのいずれの面にも接着層が設けられておらず、内側第２ジャケット層１６ａは、第２外部導体１５に非接着である。フィルム１６ａｔの材料としては、特に制限されないが、例えば、フィルム１４ａｔと同様の材料を挙げることができる。なお、フィルム１６ａｔの一方の面上に接着層が設けられてもよいが、第２外部導体１５を口出しする際に、内側第２ジャケット層１６ａと第２外部導体１５とが容易に剥離可能となる観点から、上記のようにフィルム１６ａｔのいずれの面にも、接着層が設けられないことが好ましい。
　外側第２ジャケット層１６ｂは、図２に示すように、樹脂から成るテープ状のフィルム１６ｂｔと、フィルム１６ｂｔの一方の面上に設けられる接着層１６ｂａとから成る。フィルム１６ｂｔは、接着層１６ｂａが内側第２ジャケット層１６ａ側を向き、内側第２ジャケット層１６ａの外周面上に螺旋状に巻かれている。なお、図１の例では、外側第２ジャケット層１６ｂのフィルム１６ｂｔは、内側第２ジャケット層１６ａのフィルム１６ａｔと同一方向に巻かれているが、外側第２ジャケット層１６ｂのフィルム１６ｂｔと内側第２ジャケット層１６ａのフィルム１６ａｔとが逆方向に巻かれてもよい。また、フィルム１６ａｔ及びフィルム１６ｂｔの少なくとも一方が縦添え巻きに巻かれてもよい。フィルム１６ｂｔの材料としては、特に制限されないが、例えば、フィルム１６ａｔと同様の材料を挙げることができる。接着層１６ｂａに用いられる接着剤としては、特に限定されないが、接着層１４ｂａに用いられる接着剤と同様の接着剤を挙げることができる。
　なお、内側第２ジャケット層１６ａが省略され、第２ジャケット層１６が外側第２ジャケット層１６ｂから構成されてもよい。ただし、第２ジャケット層１６と第２外部導体１５とが容易に剥離可能としつつ、第２ジャケット層１６が解けることを抑制する観点から、第２ジャケット層１６は、上記のように非接着の内側第２ジャケット層１６ａと、接着層１６ｂａを有する外側第２ジャケット層１６ｂとから構成されることが好ましい。
　以上説明したように、本実施形態の圧電同軸センサ１は、導線を含む中心導体１１と、中心導体１１の外周面を被覆する高分子圧電体層１２と、高分子圧電体層１２の外周面を囲う第１外部導体１３と、第１外部導体１３の外周面を被覆する第１ジャケット層１４と、第１ジャケット層１４の外周面を囲う第２外部導体１５と、を備える。また、高分子圧電体層１２に生じる誘導電荷に基づいて中心導体１１と第１外部導体１３との間に電圧が生じる。
　このような圧電同軸センサ１によれば、第２外部導体１５がシールド層として作用し、外部の電磁場等の影響が中心導体１１や第１外部導体１３に届くことを抑制することができる。従って、外部の電磁場等により、中心導体１１や第１外部導体１３にノイズが重畳することを抑制することができる。このため、本実施形態の圧電同軸センサ１は、優れた耐ノイズ特性を有することができる。
　また、本実施形態の圧電同軸センサ１は、前記第２外部導体１５の外周面を被覆する第２ジャケット層１６を備える。
　第２ジャケット層１６により、シールド層として作用する第２外部導体１５の外周面を外部と絶縁し得る。従って、第２外部導体１５を確実に接地することが出来るため第２外部導体１５はシールド層として作用し、中心導体１１や第１外部導体１３にノイズが重畳することをより抑制することができる。なお、第２ジャケット層１６は必須の構成ではないが、上記のように中心導体１１や第１外部導体１３にノイズが重畳することをより抑制する観点から、圧電同軸センサ１は第２ジャケット層１６を備えることが好ましい。
　なお、本実施形態において、第１外部導体１３及び第２外部導体１５が、金属箔から成り、当該金属箔が巻かれてもよい。
（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。
　図３は、本実施形態に係る圧電同軸センサを示す図である。図３に示すように、本実施形態の圧電同軸センサ１は、内側第１ジャケット層１４ａの代わりに第１金属箔層２１を備え、内側第２ジャケット層１６ａの代わりに第２金属箔層２２を備える点において、第１実施形態の圧電同軸センサ１と異なる。
　本実施形態の第１金属箔層２１は、第１外部導体１３の外周面に接して、第１外部導体１３を囲うように巻かれている。従って、第１金属箔層２１は第１外部導体１３と電気的に接続されている。第１金属箔層２１を構成する金属としては、金属であれば特に限定されないが、銅、アルミニウム等を挙げることができる。また、第１金属箔層２１には接着層が設けられておらず、第１金属箔層２１は、第１外部導体１３に非接着である。
　また、本実施形態の第２金属箔層２２は、第２外部導体１５の外周面に接して、第２外部導体１５を囲うように巻かれている。従って、第２金属箔層２２は第２外部導体１５と電気的に接続されている。第２金属箔層２２を構成する金属としては、第１金属箔層２１を構成する金属と同様の金属を挙げることができる。また、第２金属箔層２２には接着層が設けられておらず、第２金属箔層２２は、第２外部導体１５に非接着である。
　以上説明したように、本実施形態の圧電同軸センサ１では、第１外部導体１３が複数の導線が高分子圧電体層１２の外周面を囲うように巻かれて成り、圧電同軸センサ１は、第１外部導体１３の外周面を囲うように巻かれる第１金属箔層２１を備え、第１金属箔層２１は、第１外部導体１３に接する。このような圧電同軸センサ１によれば、第１外部導体１３を構成する導線が偏る場合であっても、第１外部導体１３と第１金属箔層２１とにより、周方向の電気的な抵抗の偏りを抑制することができる。
　なお、特に図示しないが、第１金属箔層２１は、高分子圧電体層１２と第１外部導体１３との間に設けられてもよい。この場合、第１金属箔層２１は、高分子圧電体層１２の外周面を囲うように巻かれ、高分子圧電体層１２と第１外部導体１３とに接するように設けられる。この場合、第１外部導体１３を構成する導線が偏る場合であっても、高分子圧電体層１２とは第１金属箔層２１が接触するので、周方向の電気的な抵抗の偏りをより抑制することができる。
　また、特に図示しないが、第１金属箔層２１が第１外部導体１３の外周面を囲うように巻かれる場合、第１金属箔層２１は、第１外部導体１３と離間して、第１外部導体１３と電気的に接続されなくてもよい。この場合、第１金属箔層２１がグランドに接続されることで、シールドとして作用し得、第１実施形態の圧電同軸センサ１と比べて、ノイズをより抑制することができる。
　また、本実施形態の圧電同軸センサ１では、第２外部導体１５が、複数の導線が第１ジャケット層１４の外周面を囲うように巻かれて成り、圧電同軸センサ１は、第１ジャケット層１４の外周面を囲うように、第２外部導体１５の外側に巻かれる第２金属箔層２２を備え、第２金属箔層２２は、第２外部導体１５に接する。このように構成されることで、第２外部導体１５を構成する導線が偏る場合であっても、第２外部導体１５の導線間を通過しようとする電磁波等を第２金属箔層２２により抑制し得る。従って、第１実施形態の圧電同軸センサ１と比べて、ノイズをより低減し得る。また、第２金属箔層２２が第２外部導体１５に接することで、第２金属箔層２２と第２外部導体１５とを個別にグランドに接続しなくても、一方をグランドに接続することで、第２外部導体１５と第２金属箔層２２とをシールドとすることができる。
　また、特に図示しないが、第２金属箔層２２は、第２外部導体１５の内側に設けられ、第２外部導体１５と接してもよい。この場合であっても、第２外部導体１５の導線間を通過しようとする電磁波等を第２金属箔層２２により抑制し得る。従って、第１実施形態の圧電同軸センサ１と比べて、ノイズをより低減し得る。また、第２金属箔層２２が第２外部導体１５に接することで、第２金属箔層２２と第２外部導体１５とを個別にグランドに接続しなくても、一方をグランドに接続することで、第２外部導体１５と第２金属箔層２２とをシールドとすることができる。
　なお、特に図示しないが、第２金属箔層２２が第２外部導体１５の外側、内側に設けられるいずれの場合であっても、第２金属箔層２２は、第２外部導体１５と離間して、第２外部導体１５と電気的に接続されなくてもよい。この場合、第２金属箔層２２がグランドに接続されることで、シールドとして作用し得、第１実施形態の圧電同軸センサ１と比べて、ノイズをより抑制することができる。
（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。
　図４は、本実施形態に係る圧電同軸センサを示す図である。図４に示すように、本実施形態の圧電同軸センサ１は、内側第１ジャケット層１４ａの代わりに第１金属膜付フィルム２３を備え、内側第２ジャケット層１６ａの代わりに第２金属膜付フィルム２４を備える点において、第１実施形態の圧電同軸センサ１と異なる。
　第１金属膜付フィルム２３は、樹脂から成るテープ状のフィルム２３ｔの一方の面に内側第１金属膜２３ｍｉが設けられ、他方の面に外側第１金属膜２３ｍｏが設けられている。フィルム２３ｔは、例えば、内側第１ジャケット層１４ａのフィルム１４ａｔと同様の構成とされる。また、内側第１金属膜２３ｍｉ、外側第１金属膜２３ｍｏは、例えば、互いに同様の構成とされ、銅やアルミニウム等の金属が、蒸着やスパッタ等で積層されて成る単層の膜である。
　本実施形態では、第１金属膜付フィルム２３は、第１外部導体１３の外周面を囲うように巻かれ、内側第１金属膜２３ｍｉは第１外部導体１３に接しており、外側第１金属膜２３ｍｏは第１外部導体１３に非接触である。但し、本実施形態では、第１金属膜付フィルム２３が周方向に１周以上巻かれており、第１金属膜付フィルム２３が二重になっている部位がある。このため、この部位で、外側第１金属膜２３ｍｏは、内側第１金属膜２３ｍｉに接している。従って、外側第１金属膜２３ｍｏは、内側第１金属膜２３ｍｉを介して、第１外部導体１３に電気的に接続されている。また、第１金属膜付フィルム２３には接着層が設けられておらず、第１金属膜付フィルム２３は、第１外部導体１３に非接着である。
　第２金属膜付フィルム２４は、樹脂から成るテープ状のフィルム２４ｔの一方の面に内側第２金属膜２４ｍｉが設けられ、他方の面に外側第２金属膜２４ｍｏが設けられている。フィルム２４ｔは、例えば、第１金属膜付フィルム２３のフィルム２３ｔと同様の構成とされる。また、内側第２金属膜２４ｍｉ及び外側第２金属膜２４ｍｏは、例えば、内側第１金属膜２３ｍｉ及び外側第１金属膜２３ｍｏと同様の構成とされる。また、第２金属膜付フィルム２４には接着層が設けられておらず、第２金属膜付フィルム２４は、第２外部導体１５に非接着である。
　本実施形態では、第２金属膜付フィルム２４は、第２外部導体１５の外周面を囲うように巻かれ、内側第２金属膜２４ｍｉは第２外部導体１５に接しており、外側第２金属膜２４ｍｏは第２外部導体１５に非接触である。但し、本実施形態では、第２金属膜付フィルム２４が周方向に１周以上巻かれており、第２金属膜付フィルム２４が二重になっている部位がある。このため、この部位で、外側第２金属膜２４ｍｏは、内側第２金属膜２４ｍｉに接している。従って、外側第２金属膜２４ｍｏは、内側第２金属膜２４ｍｉを介して、第２外部導体１５に電気的に接続されている。
　以上説明したように、本実施形態の圧電同軸センサ１では、第１外部導体１３は、複数の導線が高分子圧電体層１２の外周面を囲うように巻かれて成り、圧電同軸センサ１は、第１外部導体１３の外周面を囲うように巻かれ、樹脂から成るテープ状のフィルム２３ｔの両面に金属膜が設けられ第１金属膜付フィルム２３を備え、第１金属膜付フィルム２３のフィルム２３ｔの一方の面に設けられる内側第１金属膜２３ｍｉは、第１外部導体１３に接する。このような圧電同軸センサ１によれば、第１外部導体１３を構成する導線が偏る場合であっても、第１外部導体１３と内側第１金属膜２３ｍｉとにより、周方向の電気的な抵抗の偏りを抑制することができる。
　また、本実施形態では、内側第１金属膜２３ｍｉと外側第１金属膜２３ｍｏとが接している。このような構成では、内側第１金属膜２３ｍｉの電気抵抗と外側第１金属膜２３ｍｏの電気抵抗との合成抵抗が、内側第１金属膜２３ｍｉ単体の抵抗よりも低いため、内側第１金属膜２３ｍｉと外側第１金属膜２３ｍｏとが接しない場合よりも電気抵抗を低下させることができ、圧電同軸センサ１の性能を向上させ得る。
　また、内側第１金属膜２３ｍｉあるいは外側第１金属膜２３ｍｏにピンホールが形成されたり、内側第１金属膜２３ｍｉあるいは外側第１金属膜２３ｍｏの膜厚が設計値よりも薄い等の不具合があっても、不具合のある一方の金属膜が他方の金属膜と対向し、これら一方の金属膜と他方の金属膜とが互いに重なることで、上記不具合をカバーし得、周方向の金属膜の抵抗のバラツキを抑えることができる。また、上記のピンホールが他の金属膜により覆われることで、外来電磁波等によるノイズが重畳することを抑制することができる。また、周方向の電気の流れの偏りを抑制することができる。このため、圧電同軸センサの性能の向上、安定化を期待できる。
　なお、特に図示しないが、内側第１金属膜２３ｍｉが、第１外部導体１３と離間して、第１外部導体１３と電気的に接続されなくてもよい。この場合、内側第１金属膜２３ｍｉ、外側第１金属膜２３ｍｏがグランドに接続されることで、シールドとして作用し得、第１実施形態の圧電同軸センサ１と比べて、ノイズをより抑制することができる。
　また、特に図示しないが、内側第１金属膜２３ｍｉまたは外側第１金属膜２３ｍｏが省略されてもよい。この場合、金属膜が第１外部導体１３と接しない場合であっても、当該金属膜がグランドに接続されることで、シールドとして作用し得、よりノイズを抑制することができる。
　また、本実施形態の圧電同軸センサ１では、第２外部導体１５は、複数の導線が第１ジャケット層１４の外周面を囲うように巻かれて成り、圧電同軸センサ１は、第２外部導体１５の外周面を囲うように巻かれ、樹脂から成るテープ状のフィルム２４ｔの両面に金属膜が設けられ第２金属膜付フィルム２４を備え、第２金属膜付フィルム２４のフィルム２４ｔの一方の面に設けられる内側第２金属膜２４ｍｉは、第２外部導体１５に接する。このような圧電同軸センサ１によれば、第２外部導体１５を構成する導線が偏る場合であっても、第２外部導体１５の導線間を通過しようとする電磁波等を第２金属膜付フィルムの内側第２金属膜２４ｍｉや外側第２金属膜２４ｍｏにより抑制し得る。従って、第１実施形態の圧電同軸センサ１と比べて、ノイズをより低減し得る。また、第２金属膜付フィルム２４の内側第２金属膜２４ｍｉが第２外部導体に接することで、内側第２金属膜２４ｍｉと第２外部導体１５とを個別にグランドに接続しなくても、一方をグランドに接続することで、第２外部導体１５と内側第２金属膜２４ｍｉとをシールドとすることができる。
　また、本実施形態では、内側第２金属膜２４ｍｉと外側第２金属膜２４ｍｏとが接している。このため、内側第２金属膜２４ｍｉと外側第２金属膜２４ｍｏの一方がグランドと接続されることで、内側第２金属膜２４ｍｉと外側第２金属膜２４ｍｏとをシールドとすることができる。
　なお、特に図示しないが、内側第２金属膜２４ｍｉが、第２外部導体１５と離間して、第２外部導体１５と電気的に接続されなくてもよい。この場合、内側第２金属膜２４ｍｉ、外側第２金属膜２４ｍｏがグランドに接続されることで、シールドとして作用し得、第１実施形態の圧電同軸センサ１と比べて、ノイズをより抑制することができる。
　また、特に図示しないが、内側第２金属膜２４ｍｉまたは外側第２金属膜２４ｍｏが省略されてもよい。この場合、金属膜が第２外部導体１５と接しない場合であっても、当該金属膜がグランドに接続されることで、シールドとして作用し得、ノイズを抑制することができる。
　また、特に図示しないが、第２金属膜付フィルム２４は、第２外部導体１５の内側に設けられ、第２外部導体１５と外側第２金属膜２４ｍｏとが接してもよい。この場合であっても、第２外部導体１５の導線間を通過しようとする電磁波等を第２金属膜付フィルムの内側第２金属膜２４ｍｉや外側第２金属膜２４ｍｏにより抑制し得る。従って、第１実施形態の圧電同軸センサ１と比べて、ノイズをより低減し得る。また、第２金属膜付フィルム２４の外側第２金属膜２４ｍｏが第２外部導体に接することで、外側第２金属膜２４ｍｏと第２外部導体１５とを個別にグランドに接続しなくても、一方をグランドに接続することで、第２外部導体１５と外側第２金属膜２４ｍｏとをシールドとすることができる。
　なお、特に図示しないが、第２金属膜付フィルム２４が第２外部導体１５の内側に設けられる場合であっても、第２金属膜付フィルム２４の外側第２金属膜２４ｍｏは、第２外部導体１５と離間して、第２外部導体１５と電気的に接続されなくてもよい。この場合、外側第２金属膜２４ｍｏ及び内側第２金属膜２４ｍｉがグランドに接続されることで、シールドとして作用し得、第１実施形態の圧電同軸センサ１と比べて、ノイズをより抑制することができる。なお、第２金属膜付フィルム２４が第２外部導体１５の内側に設けられる場合に外側第２金属膜２４ｍｏが省略されてもよい。この場合、内側第２金属膜２４ｍｉは、第２外部導体１５と非接触であるが、内側第２金属膜２４ｍｉがグランドに接続されることで、シールドとして作用し得、ノイズを抑制することができる。
　なお、本実施形態の第１金属膜付フィルム２３では、フィルム２３ｔの両面に単層の内側第１金属膜２３ｍｉ及び単層の外側第１金属膜２３ｍｏが設けられる構成を例示した。しかし、内側第１金属膜２３ｍｉ及び外側第１金属膜２３ｍｏは多層の金属膜であってもよい。図５は、このような変形例を示す図である。図５の例では、内側第１金属膜２３ｍｉが３つの金属層２３ｍｉ１～２３ｍｉ３から成り、外側第１金属膜２３ｍｏが３つの金属層２３ｍｏ１～２３ｍｏ３から成る。このように、内側第１金属膜２３ｍｉ及び外側第１金属膜２３ｍｏが多層の金属膜から成ることで、内側第１金属膜２３ｍｉ及び外側第１金属膜２３ｍｏがそれぞれ単層の金属膜から成る場合と比べて、電気抵抗を小さくすることができる。従って、圧電同軸センサ１の性能を向上させ得る。
　また、内側第１金属膜２３ｍｉの金属層２３ｍｉ１～２３ｍｉ３の一部の金属層あるいは外側第１金属膜２３ｍｏの金属層２３ｍｏ１～２３ｍｏ３の一部の金属層にピンホールが形成されたり、一部の金属層の厚みが設計値より薄い等の不具合があっても、他の金属層によりその不具合を改善し得、周方向の膜抵抗のばらつきを抑制し得る。従って、不具合による圧電同軸センサ１の性能の低下を抑制することができる。また、このようなピンホールが他の金属層により覆われることで、外来電磁波等によるノイズが重畳することを抑制し得る。
　また、内側第１金属膜２３ｍｉや外側第１金属膜２３ｍｏが単層の場合と比べて、電気抵抗の調整や、これら金属膜とフィルムとの密着性の調整を容易にすることができる。例えば、フィルム２３ｔ上に銅の金属層を直接形成し難い場合には、密着層としてフィルム２３ｔ上にニッケルやアルミニウムといった樹脂と密着性の良い金属層を形成し、その上に更に銅の金属層を形成することで、膜剥がれの起きにくい多層の金属膜を形成することができる。また、内側第１金属膜２３ｍｉの金属層２３ｍｉ１～２３ｍｉ３の一部や外側第１金属膜２３ｍｏの金属層２３ｍｏ１～２３ｍｏ３の一部に銅のように表面の錆び易い金属が用いられる場合であっても、表面に露出する金属層に錆びにくい金属が用いられることで、表面保護をすることができる。例えば、銅の金属層を形成した場合にはその表面が酸化されやすいため、表面にアルミニウムやニッケル、錫といった金属層を形成することで、銅を錆から保護し得る。このようにすると銅を保護しつつ、銅から成る金属層の電気抵抗と銅の上に形成されたアルミニウムや錫等から成る金属層の電気抵抗との合成抵抗が単一の銅から成る金属層よりも低下することで、圧電同軸センサ１性能の向上が期待できる。
　なお、金属層の数は、２つ以上であれば３つに限らない。
　また、特に図示しないが、図５を用いて説明した内側第１金属膜２３ｍｉ及び外側第１金属膜２３ｍｏが多層の金属膜である例と同様にして、第２金属膜付フィルム２４の内側第２金属膜２４ｍｉ及び外側第２金属膜２４ｍｏが多層の金属膜から成ってもよい。この場合、内側第２金属膜２４ｍｉ及び外側第２金属膜２４ｍｏがそれぞれ単層の金属膜から成る場合と比べて、電気抵抗を小さくすることができる。従って、圧電同軸センサ１の性能を向上させ得る。
　また、内側第２金属膜２４ｍｉのいずれかの金属層や外側第２金属膜２４ｍｏのいずれかの金属層にピンホールが形成されたり、内側第２金属膜２４ｍｉのいずれかの金属層や外側第２金属膜２４ｍｏのいずれかの金属層の層厚が設計値よりも薄く形成されてしまうといった不具合がある場合であっても、当該不具合のある金属層と他の層が重なることで、これらの不具合を是正し得る。また、このようなピンホールが他の金属層により覆われることで、外来電磁波等によるノイズがピンホールを介して侵入することを抑制し得る。
　また、外側第２金属膜２４ｍｏと内側第２金属膜２４ｍｉとが重なり合うことで、周方向の膜抵抗のバラツキを抑えることができ圧電同軸センサ１の性能の向上が期待できる。また、第２金属膜付フィルム２４の内側第２金属膜２４ｍｉの電気抵抗と外側第２金属膜２４ｍｏの電気抵抗との合成抵抗が、内側第２金属膜２４ｍｉの電気抵抗及び外側第２金属膜２４ｍｏの電気抵抗のそれぞれと比べて低くなり得る。従って、圧電同軸センサ性能の向上を期待できる。
　この場合においても、なお、金属層の数は、２つ以上であれば３つに限らない。
　以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。
　（実施例）
　図１、図２に示す圧電同軸センサ１と概ね同様の構成で長さが１００ｃｍの圧電同軸センサを準備した。中心導体１１は、素線外径が概ね０．０５ｍｍの導線７本から成り外径が概ね０．１５ｍｍである撚り線を用いた。高分子圧電体層１２は、図１、図２と異なり、ＰＶＤＦから成るテープ状のフィルムを中心導体１１の外周面上に螺旋状に巻き付ける構成とした。この際、フィルムの一部が２重に重なるように当該フィルムを巻いた。高分子圧電体層１２の外径は０．３ｍｍであった。第１外部導体１３は、素線外径が０．０３ｍｍの複数本の導線を高分子圧電体層１２の外周面上に螺旋状に巻き付ける構成とした。第１外部導体１３の外径は０．３６ｍｍであった。第１ジャケット層１４は、上記実施形態と同様に内側第１ジャケット層１４ａと外側第１ジャケット層１４ｂとで構成した。内側第１ジャケット層１４ａは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から成るフィルム１４ａｔを第１外部導体１３の外周面上に螺旋状に巻き付ける構成とした。この際、フィルム１４ａｔの一部が２重に重なるようにフィルム１４ａｔを巻いた。内側第１ジャケット層１４ａの外径は０．３８ｍｍであった。外側第１ジャケット層１４ｂは、一方の面に接着層１４ｂａが設けられ、ＰＥＴから成るフィルム１４ｂｔを内側第１ジャケット層１４ａの外周面上に螺旋状に巻き付ける構成とした。この際、フィルム１４ｂｔの一部が２重に重なるようにフィルム１４ｂｔを巻いた。外側第１ジャケット層１４ｂの外径は０．３９ｍｍであった。第２外部導体１５は、素線外径が０．０３ｍｍの複数本の導線を第１ジャケット層１４の外周面上に螺旋状に巻き付ける構成とした。第２外部導体１５の外径は０．４５ｍｍであった。第２ジャケット層１６は、上記実施形態と同様に内側第２ジャケット層１６ａと外側第２ジャケット層１６ｂとで構成した。内側第２ジャケット層１６ａは、ＰＥＴから成るフィルム１６ａｔを第２外部導体１５の外周面上に螺旋状に巻き付ける構成とした。この際、フィルム１６ａｔの一部が２重に重なるようにフィルム１６ａｔを巻いた。内側第２ジャケット層１６ａの外径は０．４７ｍｍであった。外側第２ジャケット層１６ｂは、一方の面に接着層１６ｂａが設けられ、ＰＥＴから成るフィルム１６ｂｔを内側第２ジャケット層１６ａの外周面上に螺旋状に巻き付ける構成とした。この際、フィルム１６ｂｔの一部が２重に重なるようにフィルム１６ｂｔを巻いた。外側第２ジャケット層１６ｂの外径は０．５４ｍｍであった。
　（比較例）
　第２外部導体１５及び第２ジャケット層１６が設けられないことを除き、実施例と同様の圧電同軸センサを準備した。
　準備した実施例の圧電同軸センサをテーブル上に配置して、圧電同軸センサの中心導体１１と第１外部導体１３との間に生じる電圧を２０倍に増幅してオシロスコープで読み取った。この際、第２外部導体１５を接地した。オシロスコープで示される波形を図６に示す。図６に示すように、波形に変化は見られなかった。
　次に準備した比較例の圧電同軸センサを実施例と同様にテーブル上に配置して、圧電同軸センサの中心導体と第１外部導体との間に生じる電圧を２０倍に増幅してオシロスコープで読み取った。オシロスコープで示される波形を図７に示す。図７に示すように比較例の圧電同軸センサからは概ね５０Ｈｚ波形が出力されている結果となった。これは、測定室内における交流電源の周波数と同一であることから、電源から発生する電磁場が圧電同軸センサの中心導体１１と第１外部導体１３とに重畳したためと考えられる。
　以上より、本発明の圧電同軸センサによれば、外来ノイズを抑制する特性に優れＳ／Ｎ比が高い、耐ノイズ特性が向上した圧電同軸センサを得られることが示された。
　次に実施例の圧電同軸センサを叩き衝撃を与えた。このときオシロスコープが示す波形を図８に示す。図８に示すように、実施例の圧電同軸センサは、テーブルの衝撃を検知した。従って、第２外部導体１５を備える圧電同軸センサであっても、衝撃を検知できることが示された。
　以上説明したように、本発明によれば、優れた耐ノイズ特性を有する圧電同軸センサが提供され、機器の測定等の分野で利用することが期待される。

Claims (15)

  1. 　導線を含む中心導体と、
    　前記中心導体の外周面を被覆する高分子圧電体層と、
    　前記高分子圧電体層の外周面を囲う第１外部導体と、
    　前記第１外部導体の外周面を被覆する第１ジャケット層と、
    　前記第１ジャケット層の外周面を囲う第２外部導体と、
    を備え、
    　前記高分子圧電体層に生じる誘導電荷に基づいて前記中心導体と前記第１外部導体との間に電圧が生じる
    ことを特徴とする圧電同軸センサ。
  2. 　前記第２外部導体の外周面を被覆する第２ジャケット層を備える
    ことを特徴とする請求項１に圧電同軸センサ。
  3. 　前記第１外部導体は、複数の導線が前記高分子圧電体層の外周面を囲うように巻かれて成り、
    　前記高分子圧電体層と前記第１外部導体との間において、前記高分子圧電体層の外周面を囲うように巻かれ、前記高分子圧電体層と前記第１外部導体とに接する第１金属箔層を更に備える
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の圧電同軸センサ。
  4. 　前記第１外部導体は、複数の導線が前記高分子圧電体層の外周面を囲うように巻かれて成り、
    　前記第１外部導体の外周面を囲うように巻かれる第１金属箔層を更に備える
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の圧電同軸センサ。
  5. 　前記第１金属箔層は、前記第１外部導体に接する
    ことを特徴とする請求項４に記載の圧電同軸センサ。
  6. 　前記第１外部導体は、複数の導線が前記高分子圧電体層の外周面を囲うように巻かれて成り、
    　前記第１外部導体の外周面を囲うように巻かれ、樹脂から成るテープ状のフィルムの少なくとも一方の面に金属膜が設けられる第１金属膜付フィルムを更に備える
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の圧電同軸センサ。
  7. 　前記第１金属膜付フィルムの前記フィルムの一方の面に設けられる前記金属膜は、前記第１外部導体に接する
    ことを特徴とする請求項６に記載の圧電同軸センサ。
  8. 　前記第１金属膜付フィルムの前記金属膜が単層の金属膜である
    ことを特徴とする請求項６または７に記載の圧電同軸センサ。
  9. 　前記第１金属膜付フィルムの前記金属膜が多層の金属膜である
    ことを特徴とする請求項６または７に記載の圧電同軸センサ。
  10. 　前記第２外部導体は、複数の導線が前記第１ジャケット層の外周面を囲うように巻かれて成り、
    　前記第１ジャケット層の外周面を囲うように、前記第２外部導体の内側または外側に巻かれる第２金属箔層を更に備える
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の圧電同軸センサ。
  11. 　前記第２金属箔層は、前記第２外部導体に接する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の圧電同軸センサ。
  12. 　前記第２外部導体は、複数の導線が前記第１ジャケット層の外周面を囲うように巻かれて成り、
    　前記第１ジャケット層の外周面を囲うように、前記第２外部導体の内側または外側に巻かれ、樹脂から成るテープ状のフィルムの少なくとも一方の面に金属膜が設けられる第２金属膜付フィルムを更に備える
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の圧電同軸センサ。
  13. 　前記第２金属膜付フィルムの前記フィルムの一方の面に設けられる前記金属膜は、前記第２外部導体に接する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の圧電同軸センサ。
  14. 　前記第２金属膜付フィルムの前記金属膜が単層の金属膜である
    ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の圧電同軸センサ。
  15. 　前記第２金属膜付フィルムの前記金属膜が多層の金属膜である
    ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の圧電同軸センサ。
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