特開 2024-68576 振動センサ及び振動検出システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024068576

(43)【公開日】2024-05-20

(54)【発明の名称】振動センサ及び振動検出システム

(51)【国際特許分類】

   G01H 11/08 20060101AFI20240513BHJP

【ＦＩ】

G01H11/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022179126

(22)【出願日】2022-11-08

(71)【出願人】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(71)【出願人】

【識別番号】000221546

【氏名又は名称】東電設計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】野田 祐樹

(72)【発明者】

【氏名】関谷 毅

(72)【発明者】

【氏名】瀬下 雄一

(72)【発明者】

【氏名】本田 中

【テーマコード（参考）】

2G064

【Ｆターム（参考）】

2G064AB01

2G064AB02

2G064BA02

2G064BD02

2G064BD18

2G064DD02

(57)【要約】

【課題】所定方向の振動の検出精度を確保することができる振動センサ及び振動検出システムを提供する。
【解決手段】振動センサ２６は、検出板部３８と、検出板部３８を支持する検出板支持部４０とを備えており、主桁１４の振動が検出板支持部４０を介して検出板部３８に伝達されると共に、検出板部３８の変形が圧電体３２で検出されるようになっている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シート状とされた圧電体と、
前記圧電体の厚さ方向一方側の第１面に設けられた第１電極部と、
前記圧電体の厚さ方向他方側の第２面に設けられた第２電極部と、
前記第２電極部における前記圧電体と反対側の面に設けられると共に、外周が前記圧電体の外周よりも大きい板状とされた検出板部と、
前記検出板部における前記圧電体と反対側の面に設けられると共に、外周が前記圧電体の外周よりも小さい検出板支持部と、
を有する振動センサ。

【請求項2】

前記圧電体の外周、前記検出板部の外周及び前記検出板支持部の外周が、それぞれ円形とされている、
請求項１に記載の振動センサ。

【請求項3】

前記圧電体、前記第１電極部及び前記第２電極部の中央部のそれぞれには、前記厚さ方向から見て円形の貫通部が形成されている、
請求項２に記載の振動センサ。

【請求項4】

前記第１電極部の前記厚さ方向一方側に配置された金属製の蓋部と、
前記検出板支持部の前記厚さ方向他方側に配置されて当該検出板支持部と密着した底部を備えると共に、前記圧電体、前記第１電極部、前記第２電極部、前記検出板部及び前記検出板支持部が格納された金属製のケース本体部と、
を備えたケース部をさらに備え、
前記蓋部の中央部と前記検出板部の中央部とが前記貫通部に挿通された支柱部で繋がれると共に、
前記第１電極部から延出された第１導線と、前記第２電極部から延出された第２導線と、が前記蓋部及び前記支柱部に沿って配置されている、
請求項３に記載の振動センサ。

【請求項5】

請求項１～請求項４の何れか１項に記載の振動センサと、
前記振動センサと隣接して配置され、前記第１電極部及び前記第２電極部を介して前記圧電体と電気的に接続されると共に、当該圧電体から出力された電荷信号に比例する電圧信号を出力可能な信号変換装置と、
を備えている、
振動検出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動センサ及び振動検出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、振動センサに関する発明が記載されている。この振動センサは、薄膜状の圧電体と、圧電体の上面に設けられた上側電極と、圧電体の下面に設けられた下側電極と、上側電極の上面に設けられた錘とを備えている。そして、下記特許文献１に記載の先行技術では、振動検出対象物から振動センサに上下方向の振動が入力されると、この振動によって錘が上下方向に振動することで圧電体に電圧が発生し、この電圧を検出することで振動検出対象物に発生した振動を検出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１４５３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１に記載の先行技術では、上下方向の振動のみでなく上下方向と直交する方向の振動によっても錘が振動するため、上下方向と直交する方向の振動も検出されることとなる。つまり、上記特許文献１に記載の先行技術では、所定方向の振動の検出精度を確保するという観点において改善の余地がある。

【0005】

本発明は上記事実を考慮し、所定方向の振動の検出精度を確保することができる振動センサ及び振動検出システムを提供することが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の態様に係る振動センサは、シート状とされた圧電体と、前記圧電体の厚さ方向一方側の第１面に設けられた第１電極部と、前記圧電体の厚さ方向他方側の第２面に設けられた第２電極部と、前記第２電極部における前記圧電体と反対側の面に設けられると共に、外周が前記圧電体の外周よりも大きい板状とされた検出板部と、前記検出板部における前記圧電体と反対側の面に設けられると共に、外周が前記圧電体の外周よりも小さい検出板支持部と、を有している。

【0007】

第１の態様に係る振動センサによれば、シート状とされた圧電体における当該圧電体の厚さ方向一方側の第１面に第１電極部が設けられており、当該厚さ方向他方側の第２面に第２電極部が設けられている。そして、圧電体にその厚さ方向の力が加えられると、当該力の大きさに応じた電荷信号が、圧電体から第１電極部及び第２電極部を介して出力される。このため、圧電体を振動検出対象物の振動が伝達されるように配置することで、当該振動の大きさに応じた電荷信号が圧電体から出力され、当該振動を検出することができる。

【0008】

ところで、所定方向の振動の検出精度を確保するという観点において、振動検出対象物が所定方向に振動するときには、圧電体に力が加えられると共に、当該振動検出対象物が当該所定方向と直交する方向に振動するときには、圧電体に力が加えられるのを抑制できることが好ましい。

【0009】

ここで、本態様では、検出板部と、検出板部を支持する検出板支持部とを備えており、振動検出対象物の振動が検出板支持部を介して検出板部に伝達されると共に、検出板部の変形が圧電体で検出されるようになっている。

【0010】

詳しくは、本態様では、検出板部は、その外周が圧電体の外周よりも大きい板状とされると共に、第２電極部における圧電体と反対側の面に設けられている。

【0011】

一方、検出板支持部は、検出板部における圧電体と反対側の面に設けられると共に、その外周が圧電体の外周よりも小さくなっている。このため、本態様では、圧電体の厚さ方向から見て検出板支持部の外周が圧電体の外周の内側に位置することとなる。

【0012】

そして、上記のような構成では、検出板支持部を振動検出対象物側に配置して、振動検出対象物から検出板支持部を介して検出板部に振動が伝達されるとき、当該振動の方向が圧電体の厚さ方向である場合には、検出板部における当該厚さ方向から見て検出板支持部の外周側の部分が当該厚さ方向に振動して変形することとなる。

【0013】

このとき、圧電体も検出板部の変形に伴って変形するものの、圧電体の体積は一定であるため、圧電体は、その厚さ方向において膨張変形又は収縮変形することで分極し、圧電体から電荷信号が出力されることとなる。

【0014】

一方、振動検出対象物から検出板支持部を介して検出板部に伝達される振動の方向が圧電体の厚さ方向と直交する方向であるとき、検出板部は、当該振動の方向に沿って変位するものの、当該振動による検出板部の当該厚さ方向の変形は抑制される。このため、振動検出対象物から検出板部に伝達される振動の方向が、圧電体の厚さ方向と直交する方向であるとき、圧電体からの電荷信号の出力が抑制されることとなる。

【0015】

つまり、本態様では、振動検出対象物の振動の方向が圧電体の厚さ方向である場合に当該振動が検出される確度を高めると共に、当該振動の方向が当該厚さ方向と直交する方向である場合に当該振動が検出されることを抑制することができる。

【0016】

第２の態様に係る振動センサは、第１の態様に係る振動センサにおいて、前記圧電体の外周、前記検出板部の外周及び前記検出板支持部の外周が、それぞれ円形とされている。

【0017】

第２の態様に係る振動センサによれば、圧電体、検出板部及び検出板支持部の外周の形状がそれぞれ円形とされており、振動検出対象物の振動に起因する変形が、これらに局部的に発生することを抑制することができる。このため、振動検出対象物における圧電体の厚さ方向の振動が圧電体によって検出される確度を高めることができる。

【0018】

第３の態様に係る振動センサは、第２の態様に係る振動センサにおいて、前記圧電体、前記第１電極部及び前記第２電極部の中央部のそれぞれには、前記厚さ方向から見て円形の貫通部が形成されている。

【0019】

第３の態様に係る振動センサによれば、上述したように、圧電体の厚さ方向から見て検出板部における検出板支持部の外周側の部分の変形を圧電体で検出することによって、振動検出対象物の振動を検出している。

【0020】

つまり、圧電体が円板状であった場合、外周側の部分は、検出板部の変形の検出に寄与するものの、中央部は、当該変形の検出に寄与しないことが考えられる。換言すれば、圧電体の中央部は、検出板部の変形に追従しないため、当該中央部によって圧電体の外周部の変形が阻害されることが考えられる。

【0021】

ここで、本態様では、圧電体、第１電極部及び第２電極部の中央部のそれぞれに、圧電体の厚さ方向から見て円形の貫通部が形成されているため、圧電体の外周部の変形が阻害されることを抑制することができる。

【0022】

第４の態様に係る振動センサは、第３の態様に係る振動センサにおいて、前記第１電極部の前記厚さ方向一方側に配置された金属製の蓋部と、前記検出板支持部の前記厚さ方向他方側に配置されて当該検出板支持部と密着した底部を備えると共に、前記圧電体、前記第１電極部、前記第２電極部、前記検出板部及び前記検出板支持部が格納された金属製のケース本体部と、を備えたケース部をさらに備え、前記蓋部の中央部と前記検出板部の中央部とが前記貫通部に挿通された支柱部で繋がれると共に、前記第１電極部から延出された第１導線と、前記第２電極部から延出された第２導線と、が前記蓋部及び前記支柱部に沿って配置されている。

【0023】

第４の態様に係る振動センサによれば、金属製の蓋部と、金属製のケース本体部とを備えたケース部を備えている。そして、蓋部は、第１電極部における圧電体の厚さ方向一方側に配置されており、ケース本体部には、圧電体、第１電極部、第２電極部、検出板部及び検出板支持部が格納されている。また、ケース本体部の底部は、検出板支持部の圧電体の厚さ方向他方側に配置されて当該検出板支持部と密着している。

【0024】

このため、本態様では、ケース部によって、第１電極部及び第２電極部等を外部から放射される電磁波から保護し、圧電体から出力される電荷信号にノイズが含まれることを抑制することができる。

【0025】

また、本態様では、蓋部の中央部と検出板部の中央部とが、圧電体、第１電極部及び第２電極部の貫通部に挿通された支柱部で繋がれているため、蓋部が支柱部によって補強された状態となっている。このため、振動検出対象物側からの振動によって蓋部が振動することを抑制することができる。

【0026】

さらに、本態様では、第１電極部から延出された第１導線と、第２電極部から延出された第２導線とが、蓋部及び支柱部に沿って配置されている。このため、振動検出対象物側からの振動によって、第１導線及び第２導線が振動することを抑制し、ひいては、圧電体から出力される電荷信号に振動検出対象物側からの振動に起因するノイズが含まれることを抑制することができる。

【0027】

第５の態様に係る振動検出システムは、第１の態様～第４の態様の何れか１態様に係る振動センサと、前記振動センサと隣接して配置され、前記第１電極部及び前記第２電極部を介して前記圧電体と電気的に接続されると共に、当該圧電体から出力された電荷信号に比例する電圧信号を出力可能な信号変換装置と、を備えている。

【0028】

第５の態様に係る振動検出システムによれば、信号変換装置を備えており、当該信号変換装置は、第１電極部及び第２電極部を介して圧電体と電気的に接続されている。そして、信号変換装置は、圧電体から出力された電荷信号に比例する電圧信号を出力する。

【0029】

ところで、圧電体と信号変換装置とが離れていると、第１電極部及び第２電極部と信号変換装置とを電気的に接続するのに用いられる導線が長くなり、当該導線の伸縮等によって圧電体から出力される電荷信号にノイズが含まれることが考えられる。

【0030】

ここで、本態様では、振動センサと信号変換装置とが隣接して配置されているため、第１電極部及び第２電極部と信号変換装置とを接続するのに必要な導線の長さを短くし、ひいては、当該導線の伸縮等によって圧電体から出力される電荷信号にノイズが含まれることを抑制することができる。

【発明の効果】

【0031】

以上説明したように、本発明に係る振動センサ及び振動検出システムは、所定方向の振動の検出精度を確保することができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本実施形態に係る振動センサの構成を模式的に示す断面図（図２の１－１線に沿って切断した状態を示す断面図）である。

【図2】本実施形態に係る振動センサの構成を模式的に示す断面図（図１の２－２線に沿って切断した状態を示す断面図）である。

【図3】本実施形態に係る振動センサの要部の構成を模式的に示す分解斜視図である。

【図4】本実施形態に係る振動検出システムの一部を構成する振動検出ユニットの構成を模式的に示す側面図である。

【図5】本実施形態に係る振動検出システムが橋に設置された状態を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、図１～図５を用いて、本発明に係る振動センサ及び振動検出システムの実施形態の一例について説明する。

【0034】

図５に示されるように、本実施形態に係る「振動検出システム１０」は、振動検出対象物である橋１２の主桁１４の下面に主桁１４の長手方向に沿って配置された複数の振動検出ユニット１６、複数の情報集積部１８、通信部２０、外部サーバ２２及び監視コンピュータ２４を備えている。

【0035】

図４に示されるように、振動検出ユニット１６は、「振動センサ２６」と、信号変換装置としての「チャージアンプ２８」と、これらを主桁１４に対して固定する金属製のベースプレート３０とを備えている。

【0036】

振動センサ２６は、図１～図３に示されるように、「圧電体３２」、「第１電極部３４」、「第２電極部３６」、「検出板部３８」、「検出板支持部４０」及びこれらが格納されたケース部としての「シールドケース４２」を備えている。

【0037】

圧電体３２は、平面視において、外周が円形とされると共に中央部に円形の「貫通部４４」が形成されたシート状とされている。この圧電体３２は、その厚さ方向に力が加えられると当該厚さ方向において分極し、この力の大きさに応じて当該厚さ方向の表面に電荷が生じるようになっている。

【0038】

また、圧電体３２は、一例として、ＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）すなわちポリフッ化ビニリデン含んで構成された薄膜状のピエゾフィルムシートで構成されている。なお、圧電体３２は、圧電セラミックスを含んで構成されていてもよい。また、以下では、特に断りのない限り、圧電体３２の厚さ方向を単に厚さ方向と称することとする。

【0039】

第１電極部３４は、圧電体３２の厚さ方向一方側の「第１面３２Ａ」に設けられると共に、圧電体３２と電気的に接続された導電性の膜であり、一例として、銀や銀を含む合金で構成されている。なお、第１電極部３４は、白金等の金属や炭素繊維等で構成されていてもよい。この第１電極部３４は、厚さ方向から見てその外周が圧電体３２の外周よりも小さい円形とされると共に、その中央部には、厚さ方向から見て直径が貫通部４４よりも大きい円形の「貫通部４６」が形成されている。また、第１電極部３４からは、第１電極部３４と電気的に接続された「第１導線５６」が貫通部４６側に延出されている。

【0040】

一方、第２電極部３６は、圧電体３２の厚さ方向他方側の「第２面３２Ｂ」に設けられると共に第１電極部３４と同様の構成とされている。また、第２電極部３６の中央部には、第１電極部３４と同様に厚さ方向から見て直径が貫通部４４よりも大きい円形の「貫通部４８」が形成されている。また、第２電極部３６からは、第２電極部３６と電気的に接続された「第２導線５８」が貫通部４８側に延出されている。

【0041】

検出板部３８は、第２電極部３６における厚さ方向他方側の面すなわち圧電体３２と反対側の面に沿って配置されると共に、厚さ方向から見て外周が圧電体３２の外周よりも大きい円形の板状とされている。この検出板部３８は、第２電極部３６における厚さ方向他方側の面に密着した状態で、当該面に接着剤等の図示しない接合部で接合されている。

【0042】

検出板支持部４０は、検出板部３８に対して厚さ方向他方側すなわち圧電体３２の反対側に配置されており、厚さ方向から見て外周が圧電体３２の外周よりも小さい円形の板状又は柱状とされている。この検出板支持部４０は、検出板部３８における厚さ方向他方側の面に密着した状態で、当該面に接着剤等の図示しない接合部で接合されている。

【0043】

なお、検出板部３８及び検出板支持部４０は、厚さ方向から見て、その中心が貫通部４４の中心と一致するように配置されている。また、本実施形態では、検出板部３８及び検出板支持部４０が、一例として、アルミニウムやアルミニウムを含む合金で構成されているが、これらは、マグネシウム等の切削加工が容易な金属等で構成されていてもよい。

【0044】

シールドケース４２は、それぞれアルミニウム合金等の電磁波を遮断可能な金属で構成された「蓋部５０」と、「ケース本体部５２」とを備えており、その外形が直方体状とされている。

【0045】

詳しくは、蓋部５０は、厚さ方向から見て正方形の板状とされており、その厚さ方向他方側の面における中央部には、当該面から厚さ方向他方側に延出された円柱状の「支柱部５４」が設けられている。そして、支柱部５４は、貫通部４４、貫通部４６及び貫通部４８に挿通されると共に、その先端部が接着剤等の図示しない接合部で検出板部３８の厚さ方向一方側の面の中央部に接合されている。なお、支柱部５４は、蓋部５０と別体とされていてもよい。

【0046】

また、蓋部５０の厚さ方向他方側の面及び支柱部５４には、第１導線５６及び第２導線５８がこれらに沿って配置された状態で、接着剤等の図示しない接合部で接合されている。

【0047】

一方、ケース本体部５２は、厚さ方向から見て正方形の板状とされた「底部５２Ａ」と、底部５２Ａの周縁部から厚さ方向一方側に延出された外周部５２Ｂとを含んで構成されており、ケース本体部５２には、圧電体３２、第１電極部３４、第２電極部３６、検出板部３８及び検出板支持部４０が格納されている。

【0048】

また、底部５２Ａの厚さ方向一方側の面には、検出板支持部４０の厚さ方向他方側の面が密着した状態で接着剤等の図示しない接合部で接合されている。一方、底部５２Ａの厚さ方向他方側の面には、ベースプレート３０が当接されており、ケース本体部５２は、ベースプレート３０に図示しない取付部材で取り付けられている。つまり、振動センサ２６は、検出板支持部４０が主桁１４側に位置するように配置されている。

【0049】

一方、外周部５２Ｂの厚さ方向一方側の周縁部は、蓋部５０と接着剤等の図示しない接合部で接合されている。また、外周部５２Ｂの厚さ方向一方側の周縁部には、その一部が厚さ方向他方側に凹むことで凹部６０が形成されており、凹部６０からは、第１導線５６及び第２導線５８がシールドケース４２の外側に延出されている。

【0050】

図４に戻り、チャージアンプ２８は、振動センサ２６と隣接して配置されると共に、その外郭を構成するアルミニウム合金製のケース６２と、ケース６２に格納された図示しない信号変換部とを備えている。そして、チャージアンプ２８の信号変換部は、第１電極部３４、第２電極部３６、第１導線５６及び第２導線５８を介して圧電体３２と電気的に接続されており、圧電体３２から出力された電荷信号に比例する電圧信号を出力するようになっている。そして、信号変換部から出力された電圧信号は、図５にも示されるように、信号線６４を介して情報集積部１８に入力されるようになっている。

【0051】

情報集積部１８は、図示しないアナログ－デジタル変換器を備えており、複数の振動検出ユニット１６から入力された電圧信号すなわち振動センサ２６による検出結果をアナログ信号からデジタル信号に変換すると共に、当該検出結果を一時的に記憶可能とされている。そして、情報集積部１８は、振動センサ２６による検出結果を通信部２０に送信するようになっており、当該検出結果は、通信部２０からネットワークＮを介して外部サーバ２２に送信されると共に、外部サーバ２２に記憶されるようになっている。

【0052】

また、外部サーバ２２は、ネットワークＮを介して監視コンピュータ２４と通信可能とされている。そして、監視コンピュータ２４は、外部サーバ２２に記憶された振動センサ２６による検出結果から異常値が検出された場合、監視コンピュータ２４のモニタ６６に警告を表示するようになっている。

【0053】

（本実施形態の作用及び効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。

【0054】

本実施形態では、図１に示されるように、シート状とされた圧電体３２における厚さ方向一方側の第１面３２Ａに第１電極部３４が設けられており、厚さ方向他方側の第２面３２Ｂに第２電極部３６が設けられている。そして、圧電体３２に厚さ方向の力が加えられると、当該力の大きさに応じた電荷信号が、圧電体３２から第１電極部３４及び第２電極部３６を介して出力される。このため、圧電体３２を橋１２の主桁１４の振動が伝達されるように配置することで、当該振動の大きさに応じた電荷信号が圧電体３２から出力され、当該振動を検出することができる。

【0055】

ところで、所定方向の振動の検出精度を確保するという観点において、主桁１４が所定方向、例えば鉛直方向に振動するときには、圧電体３２に力が加えられると共に、主桁１４が水平方向に振動するときには、圧電体３２に力が加えられるのを抑制できることが好ましい。

【0056】

ここで、本実施形態では、検出板部３８と、検出板部３８を支持する検出板支持部４０とを備えており、主桁１４の振動が検出板支持部４０を介して検出板部３８に伝達されると共に、検出板部３８の変形が圧電体３２で検出されるようになっている。

【0057】

詳しくは、本実施形態では、図２にも示されるように、検出板部３８は、その外周が圧電体３２の外周よりも大きい板状とされると共に、第２電極部３６における圧電体３２と反対側の面に設けられている。

【0058】

一方、検出板支持部４０は、検出板部３８における圧電体３２と反対側の面に設けられると共に、その外周が圧電体３２の外周よりも小さくなっている。このため、本実施形態では、圧電体３２の厚さ方向から見て検出板支持部４０の外周が圧電体３２の外周の内側に位置することとなる。

【0059】

そして、上記のような構成では、検出板支持部４０を主桁１４側に配置して、主桁１４から検出板支持部４０を介して検出板部３８に振動が伝達されるとき、当該振動の方向が鉛直方向すなわち厚さ方向である場合には、検出板部３８における厚さ方向から見て検出板支持部４０の外周側の部分が厚さ方向に振動して変形することとなる。

【0060】

このとき、圧電体３２も検出板部３８の変形に伴って変形するものの、圧電体３２の体積は一定であるため、圧電体３２は、厚さ方向において膨張変形又は収縮変形することで分極し、圧電体３２から電荷信号が出力されることとなる。

【0061】

一方、主桁１４から検出板支持部４０を介して検出板部３８に伝達される振動の方向が水平方向であるとき、検出板部３８は、当該振動の方向に沿って変位するものの、当該振動による検出板部３８の鉛直方向の変形は抑制される。このため、主桁１４から検出板部３８に伝達される振動の方向が、水平方向すなわち厚さ方向と直交する方向であるとき、圧電体３２からの電荷信号の出力が抑制されることとなる。

【0062】

つまり、本実施形態では、主桁１４の振動の方向が厚さ方向である場合に当該振動が検出される確度を高めると共に、当該振動の方向が厚さ方向と直交する方向である場合に当該振動が検出されることを抑制することができる。

【0063】

また、本実施形態では、圧電体３２、検出板部３８及び検出板支持部４０の外周の形状がそれぞれ円形とされており、主桁１４の振動に起因する変形が、これらに局部的に発生することを抑制することができる。このため、主桁１４における鉛直方向の振動が圧電体３２によって検出される確度を高めることができる。

【0064】

また、本実施形態では、上述したように、厚さ方向から見て検出板部３８における検出板支持部４０の外周側の部分の変形を圧電体３２で検出することによって、主桁１４の振動を検出している。

【0065】

つまり、圧電体３２が円板状であった場合、外周側の部分は、検出板部３８の変形の検出に寄与するものの、中央部は、当該変形の検出に寄与しないことが考えられる。換言すれば、圧電体３２の中央部は、検出板部３８の変形に追従しないため、当該中央部によって圧電体３２の外周部の変形が阻害されることが考えられる。

【0066】

ここで、本実施形態では、圧電体３２、第１電極部３４及び第２電極部３６の中央部のそれぞれに、厚さ方向から見て円形の貫通部が形成されているため、圧電体３２の外周部の変形が阻害されることを抑制することができる。

【0067】

また、本実施形態では、金属製の蓋部５０と、金属製のケース本体部５２とを備えたシールドケース４２を備えている。そして、蓋部５０は、第１電極部３４の厚さ方向一方側に配置されており、ケース本体部５２には、圧電体３２、第１電極部３４、第２電極部３６、検出板部３８及び検出板支持部４０が格納されている。また、ケース本体部５２の底部５２Ａは、検出板支持部４０の厚さ方向他方側に配置されて検出板支持部４０と密着している。

【0068】

このため、本実施形態では、シールドケース４２によって、第１電極部３４及び第２電極部３６等を外部から放射される電磁波から保護し、圧電体３２から出力される電荷信号にノイズが含まれることを抑制することができる。

【0069】

また、本実施形態では、蓋部５０の中央部と検出板部３８の中央部とが、圧電体３２の貫通部４４、第１電極部３４の貫通部４６及び第２電極部３６の貫通部４８に挿通された支柱部５４で繋がれているため、蓋部５０が支柱部５４によって補強された状態となっている。このため、主桁１４側からの振動によって蓋部５０が振動することを抑制することができる。

【0070】

さらに、本実施形態では、第１電極部３４から延出された第１導線５６と、第２電極部３６から延出された第２導線５８とが、蓋部５０及び支柱部５４に沿って配置されている。このため、主桁１４側からの振動によって、第１導線５６及び第２導線５８が振動することを抑制し、ひいては、圧電体３２から出力される電荷信号に主桁１４側からの振動に起因するノイズが含まれることを抑制することができる。

【0071】

また、本実施形態では、チャージアンプ２８を備えており、チャージアンプ２８は、第１電極部３４及び第２電極部３６を介して圧電体３２と電気的に接続されている。そして、チャージアンプ２８は、圧電体３２から出力された電荷信号に比例する電圧信号を出力する。

【0072】

ところで、圧電体３２とチャージアンプ２８とが離れていると、第１電極部３４及び第２電極部３６とチャージアンプ２８とを電気的に接続するのに用いられる第１導線５６及び第２導線５８が長くなり、これらの伸縮等によって圧電体３２から出力される電荷信号にノイズが含まれることが考えられる。

【0073】

ここで、本実施形態では、振動センサ２６とチャージアンプ２８とが隣接して配置されているため、第１電極部３４及び第２電極部３６とチャージアンプ２８とを接続するのに必要な第１導線５６及び第２導線５８の長さを短くし、ひいては、これらの伸縮等によって圧電体３２から出力される電荷信号にノイズが含まれることを抑制することができる。

【0074】

このように、本実施形態に係る振動センサ２６及び振動検出システム１０では、所定方向の振動の検出精度を確保することができる。

【0075】

＜上記実施形態の補足説明＞
（１） 上述した実施形態では、振動センサ２６及び振動検出システム１０を橋１２の鉛直方向の振動の検出に用いていたが、振動センサ２６及び振動検出システム１０の振動検出対象物は、建物等であってもよい。また、振動センサ２６の設置方向を適宜変更することで、任意の方向の振動を検出することが可能である。

【0076】

（２） また、上述した実施形態では、圧電体３２、第１電極部３４及び第２電極部３６に貫通部が形成されていたが、検出対象となる振動の周波数や振動センサ２６の仕様如何によっては、これらに貫通部を設けない構成としてもよい。なお、この場合には、第１導線５６及び第２導線５８をケース本体部５２の内面に沿って配置してもよい。

【0077】

（３） さらに、上述した実施形態では、検出板部３８と検出板支持部４０とが別体で構成されていたが、検出対象となる振動の周波数や振動センサ２６の仕様如何によっては、これらを一体としてもよい。また、検出対象となる振動の周波数に応じて、検出板部３８や検出板支持部４０の形状や材質を変更してもよいし、圧電体３２、第１電極部３４及び第２電極部３６の形状や材質を変更してもよい。例えば、圧電体３２、第１電極部３４、第２電極部３６、検出板部３８及び検出板支持部４０は、厚さ方向から見て多角形状とされていてもよい。

【符号の説明】

【0078】

１０ 振動検出システム
２６ 振動センサ
２８ チャージアンプ（信号変換装置）
３２ 圧電体
３２Ａ 第１面
３２Ｂ 第２面
３４ 第１電極部
３６ 第２電極部
３８ 検出板部
４０ 検出板支持部
４２ シールドケース（ケース部）
４４ 貫通部
４６ 貫通部
４８ 貫通部
５０ 蓋部
５２ ケース本体部
５２Ａ 底部
５４ 支柱部
５６ 第１導線
５８ 第２導線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】