(57)【要約】【課題】本発明は、Ｓ／Ｎ比が大きく、且つ高感度な圧力センサーを提供することを課題とする。【解決手段】本発明に係る圧力センサーは、積層されたシート状の複数の圧電素子を含み、前記複数の圧電素子が、複数の素子グループに分けられ、前記素子グループ内で前記圧電素子が直列に接続されると共に前記複数の素子グループが並列に接続、又は前記素子グループ内で前記圧電素子が並列に接続されると共に前記複数の素子グループが直列に接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層されたシート状の複数の圧電素子を含み、
前記複数の圧電素子が、複数の素子グループに分けられ、
前記素子グループ内で前記圧電素子が直列に接続されると共に前記複数の素子グループが並列に接続、又は前記素子グループ内で前記圧電素子が並列に接続されると共に前記複数の素子グループが直列に接続される圧力センサー。
【請求項２】
前記素子グループ内で前記圧電素子が直列に接続され、前記素子グループの数が偶数である請求項１に記載の圧力センサー。
【請求項３】
最も外側の圧電素子の外側の電極が負極である請求項１に記載の圧力センサー。
【請求項４】
前記素子グループ内で、前記圧電素子が並列に接続されると共に隣接する前記圧電素子が圧電シートを折り返して形成される請求項１に記載の圧力センサー。
【請求項５】
前記素子グループの最も外側の電極が正極及び負極である請求項４に記載の圧力センサー。
【請求項６】
前記圧電素子が、シート状の高分子圧電体とこの高分子圧電体の両面に積層される一対の電極とを有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧力センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
シート状の圧電体の両面に電極を設け、圧力変化に伴う圧電体の厚さの変化に応じて変動する電極間の電位変化を検出する圧電素子が圧力を検出するセンサーとして利用されている。このような圧電素子におけるノイズは、ｋＴ／Ｃノイズと呼ばれ、その電圧が電極間のキャパシターンス（静電容量）の平方根に略反比例する。
【０００３】
このため、電極間の容量を大きくすることでノイズ電圧を低減することができるが、単純に圧電体の面積を大きくすると、例えば音波振動による圧力変動を検出する場合には、圧電体の位置毎に変位の位相が異なり、各部の検出信号が相殺し合うことで、却ってＳ／Ｎ比が低下するという問題が生じる。
【０００４】
これに対して、米国特許第７３７６２３９号明細書には、それぞれ圧電体及び一対の電極を有する複数の圧電素子を積層し、これらの圧電素子を並列に接続した電気機械トランスデューサー（圧力センサー又は圧電アクチュエータ）が提案されている。この電気機械トランスデューサーを圧力センサーとして用いる場合、複数の圧電素子が同じ位置に重ねて配置されることによって各圧電素子の位相が略等しくなるため、上述のような位相差の問題が生じず、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【０００５】
しかしながら、上記公報に記載の構成では、容量の増大による検出精度の向上が期待できる一方、出力電圧が単一の圧電素子を用いる場合と同じであるため、検出感度の向上はあまり期待できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７３７６２３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記不都合に鑑みて、本発明は、Ｓ／Ｎ比が大きく、且つ高感度な圧力センサーを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するためになされた本発明に係る圧力センサーは、積層されたシート状の複数の圧電素子を含み、前記複数の圧電素子が、複数の素子グループに分けられ、前記素子グループ内で前記圧電素子が直列に接続されると共に前記複数の素子グループが並列に接続、又は前記素子グループ内で前記圧電素子が並列に接続されると共に前記複数の素子グループが直列に接続される。
【０００９】
当該圧力センサーは、素子グループ内の複数の圧電素子又は複数の素子グループが直列に接続されることにより出力電圧が大きくなり、検出感度に優れる。また、当該圧力センサーは、複数の素子グループ又は素子グループ内の複数の圧電素子が並列に接続されることによりＳ／Ｎ比が大きい。
【００１０】
当該圧力センサーにおいて、前記素子グループ内で前記圧電素子が直列に接続され、前記素子グループの数が偶数であってもよい。この構成によれば、最も外側に配置される２つの電極の極性が等しくなるため、この最も外側の２つの電極を接地することによって電磁シールドの機能を付与することができる。
【００１１】
当該圧力センサーにおいて、最も外側の圧電素子の外側の電極が負極であってもよい。この構成によれば、当該圧力センサーは、最も外側の電極に対して正の電位を出力するので、最も外側の電極を接地することによって出力電圧の処理が容易となる。
【００１２】
当該圧力センサーにおいて、前記素子グループ内で、前記圧電素子が並列に接続されると共に隣接する前記圧電素子が圧電シートを折り返して形成されてもよい。この構成によれば、素子グループ内の圧電素子間を接続するための配線及び素子グループ間を接続する配線が不要であるため、当該圧力センサーの構成を簡素化することができる。
【００１３】
前記素子グループ内で前記圧電素子が並列に接続されると共に隣接する前記圧電素子が圧電シートを折り返して形成される当該圧力センサーにおいて、前記素子グループの最も外側の電極が正極及び負極であってもよい。この構成によれば、複数の素子グループを積層することで直列に接続することができるので、当該圧力センサーの構成をより簡素化することができる。
【００１４】
当該圧力センサーにおいて、前記圧電素子が、シート状の高分子圧電体とこの高分子圧電体の両面に積層される一対の電極とを有してもよい。この構成によれば、当該圧力センサーの厚さを比較的小さくできると共に、例えば音波振動等のエネルギーの小さい圧力変化を検出することができる。
【発明の効果】
【００１５】
上述のように、本発明の一態様に係る圧力センサーは、Ｓ／Ｎ比が大きく、且つ高感度である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の圧力センサーの構成を示す模式的断面図である。
【図２】図１の圧力センサーの等価回路図である。
【図３】本発明の図１とは異なる実施形態の圧力センサーの構成を示す模式的断面図である。
【図４】図３の圧力センサーの等価回路図である。
【図５】本発明の図１及び図３とは異なる実施形態の圧力センサーの構成を示す模式的断面図である。
【図６】本発明の図１、図３及び図５とは異なる実施形態の圧力センサーの構成を示す模式的断面図である。
【図７】本発明の図１、図３、図５及び図６とは異なる実施形態の圧力センサーの構成を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
【００１８】
［第一実施形態］
図１に、本発明の一実施形態に係る圧力センサーを示す。
【００１９】
当該圧力センサーは、積層されたシート状の複数の圧電素子１を含む。
【００２０】
各圧電素子１は、加圧により厚さ方向に分極が変化するシート状の圧電体２と、圧電体２の両面に積層される一対の電極（正極３及び負極４）とを有する。正極３は、圧電体２の加圧時に正の電荷を帯びる側の面に積層される電極であり、負極４は、圧電体２の加圧時に負の電荷を帯びる側の面に積層される電極である。なお、図１には圧電体２の分極方向を矢印で示す。
【００２１】
当該圧力センサーにおいて、図２の等価回路に示すように、複数の圧電素子１は、２つの素子グループＧに分けられる。各素子グループＧ内の２つの圧電素子は、電気的に直列に接続されている。また、２つの素子グループＧは電気的に並列に接続されている。当該圧力センサーは、例えばインピーダンス変換回路１０を介して不図示の検出回路に接続される。
【００２２】
具体的には、各素子グループＧ内で隣接し合う２つの圧電素子１は、圧電体２の分極方向が同じになるよう積層されることで直列に接続される。このため、素子グループＧ内の２つの圧電素子１は、一方の正極３に他方の負極４が当接するよう積層される。
【００２３】
また、隣接し合う２つの素子グループＧは、圧電体２の分極方向が反対になるよう積層されることで並列に接続される。隣接し合う２つの素子グループＧは、各素子グループＧの最外層の正極３同士が当接するよう積層されることが好ましい。この素子グループＧ間で当接し合う２つの正極３には、外部に延出する正極配線５が接続される。また、各素子グループＧの外側に配置される負極４には、互いを接続すると共に外部に延出する負極配線６がそれぞれ接続される。
【００２４】
当該圧力センサーは、素子グループＧ内の２つの圧電素子１が直列に接続されることにより、各圧電素子１の出力電圧が重畳されることで出力電圧が大きくなる。このため、当該圧力センサーは、検出感度に優れる。
【００２５】
また、当該圧力センサーは、２つの素子グループＧが並列に接続されることにより、キャパシターンスが大きい。より詳しくは、素子グループＧ内で圧電素子１を直列に接続することによるキャパシターンスの減少を、素子グループＧを並列に接続することで相殺している。これにより、当該圧力センサーは、キャパシターンスの平方根に略反比例する熱雑音によるノイズ電圧が小さくなるため、Ｓ／Ｎ比が大きい。
【００２６】
当該圧力センサーでは、素子グループＧの数が偶数であるため、素子グループＧを並列に接続するよう積層したとき、最も外側に配置される２つの電極（負極４）の極性が等しくなる。このため、当該圧力センサーは、図２に示すように最も外側の２つの電極を接地することによって最も外側の電極に電磁シールドの機能を付与することができるので、Ｓ／Ｎ比をより大きくすることができる。
【００２７】
さらに、この圧力センサーにおいて、最も外側の２つの電極が負極４であることによって、２つの負極４を接地して電磁シールドの機能を付与した場合に、負極４の電位を基準電位とし、正極３の電位を出力電圧とすることになるので、出力電圧が正の電圧となるため出力電圧の処理が容易となる。
【００２８】
（圧電体）
圧電体２を形成する圧電材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛等の無機材料であってもよいが、高分子圧電材料であることが好ましい。圧電体２が、高分子圧電材料から形成される高分子圧電体であることによって、フィルム、シート又は繊維状に当該圧力センサー全体の厚さを比較的小さくできると共に、例えば音波振動等のエネルギーの小さい圧力変化を確実に検出することができる。
【００２９】
前記高分子圧電材料としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデン−三フッ化エチレン共重合体（Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ））、シアン化ビニリデン−酢酸ビニル共重合体（Ｐ（ＶＤＣＮ／ＶＡｃ））等を挙げることができる。
【００３０】
また、圧電体２としては、圧電特性を有しない高分子材料である例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等に多数の扁平な気孔を形成し、例えばコロナ放電等によって扁平な気孔の対向面を分極して帯電させる（エレクトレット化）ことによって圧電特性を付与したものを使用することもできる。
【００３１】
圧電体２の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。一方、圧電体２の平均厚さの上限としては、５００μｍが好ましく、２００μｍがより好ましい。圧電体２の平均厚さが前記下限に満たない場合、圧電体２の強度が不十分となるおそれがある。逆に、圧電体２の平均厚さが前記上限を超える場合、圧電体２の変形能
が小さくなり、検出感度が不十分となるおそれがある。
【００３２】
（電極）
電極３，４の材質としては、導電性を有するものであればよく、例えばアルミニウム、銀、銅、ニッケル等の金属や、カーボン等を上げることができる。
【００３３】
電極３，４の圧電体２への積層方法としては、特に限定されず、例えば金属の蒸着、カーボン導電インクの印刷、銀ペーストの塗布乾燥等が挙げられる。
【００３４】
電極３，４の平均厚さとしては、特に限定されず、積層方法にもよるが、例えば０．１μｍ以上３０μｍ以下とすることができる。電極３，４の平均厚さが前記下限に満たない場合、電極３，４の強度が不十分となるおそれがある。逆に、電極３，４の平均厚さが前記上限を超える場合、当該圧力センサーが不必要に厚くなるおそれや、音波振動等の圧力変動の圧電体２への伝達を阻害するおそれがある。
【００３５】
電極３，４は、平面視で複数の領域に分割して形成され、実効的に圧電素子１を複数の素子として機能させるものであってもよい。
【００３６】
当該圧力センサーは、負極配線６を接地して基準電位とし、正極配線５の電位を検出するよう検出回路に接続されることが好ましい。負極配線６を接地することで、最外層に配置される負極４が電磁シールドの機能を果たし、環境から当該圧力センサーに印加される電磁ノイズを低減することによってＳ／Ｎ比を向上することができる。
【００３７】
各圧電素子１において、平面視で負極４が正極３よりも大きく、負極４の投影領域内に正極３が内包されることが好ましい。このように負極４が平面視で正極３を内包することにより、負極配線の接地により負極４に電磁シールドとしての機能を付与する場合に、正極３に電磁ノイズが到達することをより効果的に抑制することができる。
【００３８】
（インピーダンス変換回路）
当該圧力センサーの出力を検出回路に入力するために用いられるインピーダンス変換回路１０としては、図２に示すように、オペアンプ１１と負荷抵抗１２とを有する公知の回路を用いることができる。
【００３９】
このようなインピーダンス変換回路１０に当該圧力センサーを接続した場合には、負荷抵抗１２において電子のブラウン運動による熱雑音（ノイズ電圧）が発生する。
【００４０】
負荷抵抗１２におけるノイズ電圧Ｖｎ［Ｖ］は、ボルツマン定数ｋ、導体の温度Ｔ［Ｋ］、負荷抵抗１２の抵抗値Ｒ［Ω］を用いて、次の式（１）に表される関係を満たす。
Ｖｎ２＝４ｋＴＲ［Ｖ２／Ｈｚ］  ・・・（１）
【００４１】
この負荷抵抗１２にキャパシターである当該圧力センサーから電流が供給される場合、ノイズのパワーは、当該圧力センサーのキャパシターンスをＣ［Ｆ］、各周波数をω［ｒａｄ／ｓ］とし、次の式（２）で表すことができる。
Ｖｎ２＝（４ｋＴＲ）／（１＋Ｃ２Ｒ２ω２）［Ｖ２／Ｈｚ］  ・・・（２）
【００４２】
これを周波数領域で積分すると、次の式（３）が導出される。
Ｖｎ＝√（ｋＴ／Ｃ）［Ｖ］  ・・・（３）
【００４３】
この式（３）によって表される熱雑音によるノイズ電圧Ｖｎが、ｋＴ／Ｃノイズと呼ばれるものである。温度Ｔは大きく変化しないと考えられるため、ノイズ電圧Ｖｎは、当該圧力センサーのキャパシターンスＣの平方根に略反比例することが分かる。
【００４４】
また、当該圧力センサーを負荷抵抗１２を有するインピーダンス変換回路１０に接続した場合、キャパシターとみなすことができる当該圧力センサーと、負荷抵抗１２との接続により、当該圧力センサーからオペアンプ１１に入力される検出信号の低周波域の信号レベルが低下するハイパスフィルターとしての特性が表れる。このため、当該圧力センサーのキャパシターンスと負荷抵抗１２の抵抗値との選択によって、前記ハイパスフィルターのカットオフ周波数が検出すべき圧力変動の周波数より低くなるように設定する必要がある。
【００４５】
しかしながら、ハイパスフィルターのカットオフ周波数を低く設定し過ぎると、不必要な低周波信号がオペアンプ１１に入力され、インピーダンス変換回路１０の処理可能な信号レベル（入力レンジ）を超過して正確な検出信号を出力できなくなるおそれがある。
【００４６】
当該圧力センサーは、素子グループＧ内の圧電素子１の直列接続によるキャパシターンスの減少を素子グループの並列接続によって補償するので、前記ハイパスフィルターのカットオフ周波数が適切化でき、検出すべき圧力変動の周波数域におけるＳ／Ｎ比を大きくすることができる。
【００４７】
以上のように、当該圧力センサーは、素子グループＧ内の複数の圧電素子１が直列接続されることによって検出感度に優れ、且つ複数の素子グループＧが並列に接続されることによってノイズ電圧が低減されるのでＳ／Ｎ比が大きい。
【００４８】
［第二実施形態］
図３に、本発明の別の実施形態に係る圧力センサーを示す。
【００４９】
当該圧力センサーは、積層されたシート状の複数の圧電素子１を含む。図３の圧力センサーにおいて、圧電素子１の構成は、その向きを除いて図１の圧力センサーにおける圧電素子１の構成と同様である。このため、図３の圧力センサーについて、図１の圧力センサーと同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
【００５０】
当該圧力センサーにおいて、図４の等価回路に示すように、複数の圧電素子１は、２つの素子グループ（第１素子グループＧ１及び第２素子グループＧ２）に分けられ、各素子グループＧ１，Ｇ２内で電気的に並列に接続されると共に、２つの素子グループＧ１，Ｇ２が電気的に直列に接続されている。
【００５１】
具体的には、各素子グループＧ１，Ｇ２内で隣接し合う２つの圧電素子１は、圧電体２の分極方向が反対になるよう積層されることで並列に接続される。第１素子グループＧ１は、最外層の電極が負極４となるよう各圧電素子１が配向され、内側で互いに接触する正極３に外部に延出する正極配線５が接続される。また、第２素子グループＧ２は、最外層の電極が正極３となるよう各圧電素子１が配向され、内側で互いに接触する負極４に外部に延出する負極配線６が接続される。さらに当該圧力センサーは、第１素子グループＧ１の最外層の負極４間と第２素子グループＧ２の最外層の正極３との間を電気的に接続する内部配線７を有する。
【００５２】
このように、当該圧力センサーは、素子グループＧ１，Ｇ２内の２つの圧電素子１が並列に接続されることによってノイズ電圧が低減され、素子グループＧ１，Ｇ２が直列に接続されることによって出力電圧が重畳されることで検出感度に優れる。
【００５３】
［第三実施形態］
図５に、本発明のさらに別の実施形態に係る圧力センサーを示す。
【００５４】
当該圧力センサーは、積層されたシート状の複数の圧電素子１ａを含む。当該圧力センサーにおいて、複数の圧電素子１ａは、２つの素子グループに分けられている。各素子グループは、電気的に並列に接続される２つの圧電素子１ａを含む。また、当該圧力センサーにおいて、２つの素子グループは電気的に直列に接続されている。
【００５５】
図５の圧力センサーでは、素子グループ内で隣接する圧電素子１ａが１つの圧電シートを折り返して形成される。この圧電シートは、加圧により厚さ方向に分極するシート状の圧電体２と、圧電体２の両面に積層される一対の電極（正極３及び負極４）とを有する。
【００５６】
図５の圧力センサーにおける圧電体２、正極３及び負極４の構成は、折り返されることによって、折り返し点で機能的に分割されて２つの圧電素子１ａを形成する点を除いて、図１の圧力センサーにおける圧電体２、正極３及び負極４の構成と同様とすることができる。
【００５７】
図５の圧力センサーでは、隣接する圧電素子１ａが圧電シートを折り返して形成されるため、隣接する圧電素子１ａの正極３同士及び負極４同士が電気的に接続されている。このため、図５の圧力センサーは、図３の圧力センサーのように電極間を接続する内部配線が必要なく、構成が簡素であり、製造が容易且つ品質が安定する。
【００５８】
［第四実施形態］
図６に、本発明のさらに別の実施形態に係る圧力センサーを示す。
【００５９】
当該圧力センサーは、積層されたシート状の複数の圧電素子１を含む。図６の圧力センサーにおいて、圧電素子１の構成は、図１の圧力センサーにおける圧電素子１の構成と同様とすることができる。
【００６０】
当該圧力センサーにおいて、複数の圧電素子１は、それぞれ３つの圧電素子１を含む４つの素子グループに分けられている。当該圧力センサーでは、各素子グループ内で３つの圧電素子１が電気的に直列に接続されると共に、４つの素子グループが電気的に並列に接続されている。
【００６１】
各素子グループ内において、３つの圧電素子１は、圧電体２の分極方向が同じになるよう積層されることで直列に接続される。また、隣接し合う２つの素子グループは、圧電体２の分極方向が反対になるよう積層されることで並列に接続される。
【００６２】
当該圧力センサーは、隣接する素子グループ間で当接し合う正極３の各対に接続され、外部に延出してインピーダンス変換回路に接続される正極配線５と、隣接する素子グループ間で当接し合う負極４の各対及び最外層の負極４にそれぞれ接続され、外部に延出して接地される負極配線６とを有する。
【００６３】
また、隣接し合う２つの素子グループＧは、圧電体２の分極方向が反対になるよう積層されることで並列に接続される。隣接し合う２つの素子グループＧは、最外層の正極３同士が当接するよう積層されることが好ましい。この素子グループＧ間で当接し合う２つの正極３には、外部に延出する正極配線５が接続される。また、各素子グループＧの外側に配置される負極４には、互いを接続すると共に外部に延出する負極配線６がそれぞれ接続される。
【００６４】
当該圧力センサーは、素子グループ内の複数の圧電素子１が直列に接続されることにより検出感度に優れると共に、複数の素子グループが並列に接続されることでＳ／Ｎ比が大きい。
【００６５】
［第五実施形態］
図７に、本発明のさらに別の実施形態に係る圧力センサーを示す。
【００６６】
当該圧力センサーは、積層されたシート状の複数の圧電素子１ｂを含む。当該圧力センサーにおいて、複数の圧電素子１ｂは、２つの素子グループに分けられている。各素子グループは、電気的に並列に接続される５つの圧電素子１ｂを含む。また、当該圧力センサーにおいて、２つの素子グループは電気的に直列に接続されている。
【００６７】
図７の圧力センサーでは、素子グループ毎に、１つの圧電シートを一定ピッチで繰り返し折り返すことによって５つの圧電素子１ｂを形成している。図７の圧力センサーにおける圧電シートは、折り返し回数が多いこと、つまりより多くの圧電素子１ｂに機能的に分割されることを除いて、図５の圧力センサーにおける圧電シートと同様とすることができる。
【００６８】
図７の圧力センサーでは、各素子グループが奇数（５つ）の圧電素子１ｂを含むことによって、素子グループの最も外側の２つの電極の一方が正極３、他方が負極４である。このため、当該圧力センサーでは、一方の素子グループの最も外側の正極３と他方の素子グループの最も外側の負極４とが当接するよう２つの素子グループを積層することによって、２つの素子グループ間を直列に接続することができる。従って、図７の圧力センサーは、内部配線が不要であるので構造が簡素であり、圧電素子１ｂ間の電気的接続が確実である。
【００６９】
［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
【００７０】
当該圧力センサーにおいて、隣接する圧電素子が電極を共用してもよい。例えば２枚の圧電体と３枚の電極とを交互に積層することによって２つの圧電素子を形成することができる。
【００７１】
当該圧力センサーにおいて、素子グループは電気的に分けられるものであればよく、素子グループ内の複数の圧電素子が互いに隣接し合っていなくてもよい。例えば、２枚の圧電シートを直列に積層したものを２つ折りにすることで４つの圧電素子の積層体を形成することができる。この場合、外側の２つの圧電素子が電気的に並列に接続される第１の素子グループを構成し、内側の２つの圧電素子が電気的に並列に接続される第２の素子グループを構成し、第１の素子グループと第２の素子グループとが電気的に直列に接続される圧力センサーを形成することができる。
【００７２】
当該圧力センサーは、正極を接地してもよい。また、当該圧力センサーは、両側の最外層が正極であってもよい。
【００７３】
当該圧力センサーに接続されるインピーダンス変換回路の構成は実施形態の構成に限定されない。また、当該圧力センサーの信号を処理する検出回路の構成によってはインピーダンス変換回路を省略してもよい。
【実施例】
【００７４】
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。
【００７５】
当該圧力センサーを音響センサーとして使用する場合の感度、Ｓ／Ｎ比及びカットオフ周波数について、市販の音響センサーと同等の性能を得るための構成について検討する。
【００７６】
各圧電素子の圧電定数（ｄ３３：厚み伸縮モード）が４００ｐＣ／Ｎ、面積容量が２２ｐＦ／ｃｍ２とすると、単一の圧電素子による単層感度は約−５５ｄＢＶ／Ｐａとなる。この圧電素子の感度領域を半径１０ｍｍと仮定すると、単一の圧電素子を用いた場合の熱雑音によるノイズ（ｋＴ／Ｃノイズ）は約−１０２ｄＢＶとなり、Ｓ／Ｎ比は約４７ｄＢＶとなる。
【００７７】
この圧電素子を５つ積層して直列にした場合、感度は約−４１ｄＢＶ／Ｐａとなり、熱雑音によるノイズが約−９５ｄＢＶとなるため、Ｓ／Ｎ比は約５４ｄＢＶとなる。
【００７８】
さらに、前記５層直列積層体を素子グループとし、４つの素子グループを積層して素子グループ間を並列に接続した本発明の圧力センサーの実施例の場合、感度は前記５層直列積層体（単一の素子グループ）と同じ約−４１ｄＢＶ／Ｐａであるが、熱雑音によるノイズが約−１０１ｄＢＶに減少し、Ｓ／Ｎ比は約６０ｄＢに向上する。
【００７９】
一般に市販されている音響センサーは、感度が約−４０ｄＢＶ／Ｐａ、Ｓ／Ｎ比は約６０ｄＢＶであり、これと同等の性能を有する本発明の圧電センサーの実施例は、音響センサーとして使用することが可能である。
【００８０】
なお、インピーダンス変換回路の負荷抵抗を５０ＭΩとすると、カットオフ周波数は約５８Ｈｚとなり、十分に可聴域をカバーすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明に係る圧力センサーは、例えば楽器用ピックアップ等、音波振動を圧力変化として検出するために好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１，１ａ，１ｂ  圧電素子
２  圧電体
３  正極
４  負極
５  正極配線
６  負極配線
７  内部配線
１０  インピーダンス変換回路
１１  オペアンプ
１２  負荷抵抗
【図１】
2019007749.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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