(57)【要約】  ２％伸長後の残留歪が０．４％以下である芯材素材を用いた芯材と、芯材の外周部にコイル状に巻回された電気抵抗値が１ｋΩ／ｍ以下の導電体と、導電体への外来電磁波をシールドする電磁波遮断層を有するセンサ部材と、センサ部材からの電気信号を検出し、該電気信号の変化に基づいてセンサ部材の変位を測定する測定手段を有するセンサ装置。
2020017068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２％伸長後の残留歪が０．４％以下である芯材素材を用いた芯材と、
前記芯材の外周部にコイル状に巻回された電気抵抗値が１ｋΩ／ｍ以下の導電体と、前記導電体への外来電磁波をシールドする電磁波遮断層を有するセンサ部材と、
前記センサ部材からの電気信号を検出し、該電気信号の変化に基づいてセンサ部材の変位を測定する測定手段と、を有することを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
２５℃で測定した芯材素材の引張弾性率が１〜２５０ＧＰａである請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記導電体と前記電波遮断層との間に絶縁機能を有する絶縁層を有する請求項１〜２のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記測定手段は、インピーダンス変化を検出する検出部と、
該インピーダンス変化に基づいて、被測定体の変位量および／または変位率を演算する演算部と、を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記演算部は、前記検出部にて検出された値のうち、インダクタンス変化に基づいて変位量および／または変位率を演算する請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記測定手段は、前記センサ部材および／または被測定体の異常を判定する判定手段を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のセンサ装置を用いた変位量および／または変位率の測定方法。
【請求項８】
被測定体に長さの異なる少なくとも２本以上のセンサ部材を配置し、
任意の２本以上のセンサ部材の変位量および／または変位率の差分をもちいて、当該任意の２本のオーバーラップしない非共通区間における変位量および／または変位率を求めることで、被測定体の任意の区間における変位量および／または変位率を測定する請求項７に記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定体の伸長、変位を高精度かつ簡易に測定（モニタリング）するためのセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被測定体の疲労劣化による破壊や、一時的な大きな応力負荷による破壊を未然に防止するために、伸長や変位を測定するためのセンサ装置が用いられていたが、耐久性を保ちつつ、さらに高精度かつ簡易に測定することのできるセンサ装置が求められていた。【０００３】
例えば、変位を測定する手段として、芯材に弾性支持体を用いて、該弾性支持体に金属製の導電体を巻き付けたコイル状構造体のインピーダンス変化を検出して、弾性支持体軸方向における伸長変位を測定するセンサ装置（特許文献１）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−８９９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のようなセンサ装置の弾性支持体を軸方向（長さ方向）に伸縮させると、伸縮後の軸方向の寸法が、伸縮前よりも大きくなる（塑性変形する）場合がある。塑性変形は、金属製の導電体の塑性変形と、弾性支持体の塑性変形とがあるが、軸方向寸法（長さ）を直接支配する弾性支持体の塑性変形の影響がより大きい。そのため伸長変位に対する塑性変形性が大きい弾性支持体を用いた場合、伸長測定に係る繰り返し寸法特性（可逆性）が低くなるため、継続的な繰り返し負荷のかかるような環境下における精度が低くなるという課題がある。
また、金属製の導電体の塑性変形が大きい場合、伸長測定に係る繰り返し寸法特性（可逆性）に悪影響を及ぼすので、この抑制が課題である。
本発明は、前述した課題を踏まえ、非破壊かつ連続測定に適していながら、高い繰り返し精度、および屋外等の厳しい周囲環境下での使用においても、高い安定性、信頼性を有するセンサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のセンサ装置は、２％伸長後の残留歪が０．４％以下である芯材素材を用いた芯材と、芯材の外周部にコイル状に巻回された電気抵抗値が１ｋΩ／ｍ以下の導電体と、導電体への外来電磁波をシールドする電磁波遮断層を有するセンサ部材と、センサ部材からの電気信号を検出し、該電気信号の変化に基づいてセンサ部材の変位を測定する測定手段を有する。また、２５℃で測定した芯材素材の引張弾性率が１〜２５０ＧＰａであることも好ましく、導電体と電波遮断層との間に絶縁機能を有する絶縁層をすることも好ましい。【０００７】
また、好ましくは、測定手段は、インピーダンス変化を検出する検出部と、該インピーダンス変化に基づいて、被測定体の変位量および／または変位率を演算する演算部と、を有し、さらに好ましくは、演算部は、検出部にて検出された値のうち、インダクタンス変化に基づいて変位量および／または変位率を演算することである。なお、測定手段は、センサ部材および／または被測定体の異常を判定する判定手段を有していてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高精度かつ簡易に測定することのできるセンサ装置、およびそのセンサ装置を用いた伸長変位の測定方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のセンサ部材の概念図（一部断面図）である。
【図２】本発明のセンサ装置を用いた測定方法の原理を示す概念図である。
【図３】芯材素材の残留歪およびクリープ試験用の試験片を示す概念図である。
【図４】本発明のセンサ部材の残留歪の測定方法を示す概念的なグラフである。
【図５】本発明のセンサ部材の試験評価方法を示す概念図である。
【図６】センサ部材の伸長測定時のＥ値とｅ値の関係と測定誤差を示す概念的なグラフである
【図７】本発明のセンサ部材を複数本用いた測定方法の一例を示した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明は、２％伸長後の残留歪が０．４％以下である芯材素材を用いた芯材と、芯材の外周部にコイル状に巻回された電気抵抗値が１ｋΩ／ｍ以下の導電体と、導電体への外来電磁波をシールドする電磁波遮断層を有するセンサ部材と、センサ部材からの電気信号を検出し、該電気信号の変化に基づいてセンサ部材の変位を測定する測定手段を有するセンサ装置である。なお、芯材に導電体を巻回したものをセンサ体と称する。
【００１１】
本発明のセンサ部材に用いられる芯材は、繊維（マルチフィラメント、モノフィラメント）、フィルム又はテープ等の芯材素材を用いることができる。なお、フィルム、テープの場合は予め撚り加工を施し、円形に近い断面形状にした後に用いることが好ましい。また、芯材素材は、有機繊維、無機繊維、天然繊維、表面が絶縁層で被覆された金属または金属繊維等の少なくとも１つから選択されることが好ましい。
【００１２】
また、芯材の伸長後の残留歪は、塑性変形性が低いことが好ましく、通常の使用環境、特に、後述する条件で測定した芯材素材の２５℃での２％伸長後の残留歪が０．４％以下であることがより好ましい。さらには、２５℃で３％伸長後残留歪が０．４％以下であることが好ましく、２５℃で４％伸長後の残留歪が０．４％以下であることが特に好ましい。このような範囲とすることで、高い繰り返し測定精度を得ることができる。
【００１３】
さらに、高温時の芯材素材の伸長後の残留歪について、後述する条件で測定した６０℃で２％伸長後の残留歪が０．４％以下であることが好ましく、６０℃で３％伸長後の残留歪が０．４％以下であることがより好ましく、さらには、６０℃で４％伸長後の残留歪が０．４％以下であることが特に好ましい。このような範囲とすることで、屋外等の厳しい周囲環境下での使用にも耐えることができ、屋外環境の直射日光による温度上昇や、風や振動等による外力、摩擦等によるセンサ部材の温度上昇に対応することができる。なお、当該温度条件における伸長後の変形回復率を満たさない場合、センサ部材の繰り返しの測定精度や長期使用における安定性が低下するため、好ましくない。
【００１４】
このような条件を満たす芯材素材としては、例えば、以下のようなものが挙げられる。なお、芯材素材に用いられる繊維はモノフィラメントでも、マルチフィラメントでもよい。
【００１５】
無機繊維：ガラス繊維やシリカ繊維、酸化アルミニウム等が例示され、その中でも特に酸化ケイ素を主成分に複数の他種の無機成分を混合してなるガラス繊維（例えばＥガラス等）が好ましい。
有機繊維（高分子繊維）：２％伸長後の残留歪が０．４％以下である繊維素材（芯材素材）としては、例えば、パラ型芳香族ポリアミド繊維（例えば、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、帝人株式会社製、「トワロン」）や、共重合タイプのパラ系アラミド繊維（例えば、コポリパラフェニレン‐３、４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミド繊維、帝人株式会社製、「テクノーラ」）、ＰＢＯ繊維（例えば東洋紡製「ザイロン」）、ＰＥＥＫ繊維（例えばＺＹＥＸ社製）、ＰＥＫ繊維、ＰＥＫＫ繊維、ＰＰＳ繊維（例えば東レ製「トルコン」、ＰＴＴ繊維（例えば旭化成製「ソロテックス」）、ＰＥＴ繊維（例えば帝人フロンティア製「テトロン」）、ＰＥＮ繊維、液晶ポリエステル繊維（例えばクラレ製「ベクトラン」、ＫＢセーレン製「ゼクシオン」）等が例示される。
【００１６】
前述した各種素材は、本発明の残留歪の要件を満たすように各種加工を施したものを使用してよく、例えば、後処理として、張力下もしくは無張力下での熱処理を施し、繊維の残留応力の緩和、結晶化度、配向度の向上等を行い繊維構造の安定化を図ることも必要に応じておこなってよい。
【００１７】
また、後述のように、導電体が芯材を強く締め付ける状態で行われることが好ましい。芯材への巻回は、導電体に高い張力をかけた状態で行うことが好ましいが、この時、芯材は導電体の張力に負けずに直線性を保つ必要があるので、導電体の張力に応じ、芯材にも適切な張力をかける必要がある。このようにすることで、センサ体を製造する工程でのカバーリングマシーン等による芯材への導電体の巻回によって導電体と芯材の摩擦力を高めることができ、導電体のコイル形状の直径を安定化させることができる。なお、ここで芯材の引張弾性率が十分に高くないと、張力により芯材が大きく伸びた状態で導電体の巻回がなされ、巻回後の張力開放時に、芯材が長さ方向に大きく収縮し、センサ体の形状の崩れ、コイルの巻回ピッチや直径の不均一化なおの品質の低下をもたらすので好ましくない。
【００１８】
また、センサ部材の使用時においても、繰り返し引張変形による導電体の塑性変形が起きる場合があり、導電体の寸法変化は、本センサ装置の測定精度に悪影響を及ぼす。この影響を最小化するためには、芯材素材の引張弾性率×芯材の断面積が、コイル形状の導電体の軸方向の引張弾性率×コイル形状の導電体の断面積の少なくとも５倍以上とすることで、芯材の低い塑性変形性がセンサ体全体の塑性変形性を低くコントロールすることが有効である。
【００１９】
このため、芯材素材の引張弾性率は、２５℃で測定した引張弾性率が１〜２５０ＧＰａであることが好ましく、より好ましくは１０〜１５０ＧＰａ、さらに好ましくは３０〜１２０ＧＰａ、最も好ましくは５０〜１００ＧＰａである。
【００２０】
また、芯材素材の引張強度は、センサ部材の製造時に芯材が破断する不良を防ぎ、またセンサ部材の使用時における各種応力への耐性を高めるため、２５℃で測定した引張強度が０．１ＧＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは０．３〜１０ＧＰａ、さらに好ましくは１〜１０ＧＰａ、特に好ましくは２〜１０ＧＰａである。
【００２１】
また、耐熱性の観点から、高温時の芯材素材の引張強度は、６０℃で測定した引張強度が０．１ＧＰａ以上であることが好ましく、さらに好ましくは０．３〜１０ＧＰａ、特に好ましくは１〜１０ＧＰａ、特に好ましくは２〜１０ＧＰａである。
【００２２】
芯材素材が前述して温度条件における引張強度を満たさない場合、センサ部材が外力による破壊、脆化をうける懸念が大きくなるため、好ましくない。
【００２３】
また、芯材素材の引張クリープは測定精度の長期的再現性に関わるため、できる限り小さいことが好ましく、２５℃の破断強度の３０％相当の試験荷重をもちいて、２５℃で測定したクリープレートが０．００００１〜０．００３％／分であることが好ましく、より好ましくは０．００００１〜０．００１％／分、さらに好ましくは０．００００１〜０．０００５％／分、特に好ましくは０．００００１〜０．０００３％／分である。
【００２４】
また、耐熱性の観点から、高温時の芯材素材の引張クリープも低いことが好ましく、６０℃における芯材の破断強度の３０％相当の試験荷重をもちいて、６０℃で測定したクリープレートが０．００００１〜０．００３％／分であることが好ましく、より好ましくは０．００００１〜０．００１％／分、さらに好ましくは０．００００１〜０．０００５％／分、特に好ましくは０．００００１〜０．０００３％／分である。
【００２５】
芯材素材が前述した温度条件における引張クリープを満たさない場合、繰り返しの測定精度や長期使用における安定性が低下するため、好ましくない。
【００２６】
また、芯材素材の引張破断伸度は、２５℃で測定した引張破断伸度が２〜１００％であることが好ましく、より好ましくは３〜５０％、さらに好ましくは４〜３０％である。
【００２７】
また、耐熱性の観点から、高温時の芯材素材の引張破断伸度は、６０℃で測定した引張破断伸度が２〜１００％であること好ましく、より好ましくは３〜５０％、さらに好ましくは４〜３０％である。
【００２８】
芯材素材が前述した温度条件における伸度が２％未満であると、センサ部材ないしセンサ装置が測定できる伸長率範囲が狭められてしまうので好ましくない。一方で、伸度が１００％を超えると芯材が伸び易すぎて製造工程でハンドリング性が低下するので好ましくない。
【００２９】
また、芯材素材はセンサ部材の実用上の熱的安定性を高めるため、熱収縮が小さいことが好ましく、無張力下、６０℃、湿度３０％以下の乾燥環境下で、２時間放置した時の芯材素材の長さ方向の寸法収縮が１％以下であることが好ましく、より好ましくは０．７％以下、さらに好ましくは０．５％以下、最も好ましくは０．３％以下である。芯材素材が当該寸法収縮率を満たさない場合、寸法が安定しにくいため、測定精度に影響する可能性があるため好ましくない。
【００３０】
また、芯材素材は、予め熱的寸法収縮を低減するために熱処理を施してもよい。具体的には、無張力下、高温環境に放置し、芯材素材の残留歪を緩和し、熱収縮を抑制する処理や、高温で高張力を印加する処理により、芯材素材の分子配向性を高めたり、結晶化を進めたりすることで、分子構造の熱的緩和を抑制する処理（ヒートセット処理）等を用いることができる。
【００３１】
芯材は、撚りや編組等の２次構造を低減した状態にすることが好ましい。具体的には、導電体を巻回後の芯材の繊維の撚り条件は、撚り係数が１．０以下であることが好ましく、より好ましくは０．８以下、さらに好ましくは０．６以下、最も好ましくは０．４以下である。ここで撚り係数は、撚り係数＝１ｍ長当たりの繊維の撚り回数（回／ｍ）×（芯材の繊度（tex））１／２／１０５５、で表される。このように２次構造の影響を低減することで測定の高精度化を図ることができる。
【００３２】
なお、上記した２次構造は、例えば、芯材が繊維から構成される場合、繊維に適当な撚りを与えたり、繊維数本をブレーディング（編組）したりすることにより、繊維の２次構造（構造伸び）によって、伸度を高めることを指す。撚りや編組を繊維に施した場合にはそれら２次構造に由来した塑性変形が新たに生じる場合があり、測定対象や測定精度によって撚りや編組条件は使用目的に応じ、適切に設定する必要がある。
【００３３】
なお、芯材素材は撚りの要素のないモノフィラメントを用いてもよい。また、導電体を芯材に巻回する過程で、摩擦力等によって芯材に撚りが生じる場合があるため、あらかじめ巻回で発生する撚り考慮し、巻回前の芯材の撚り状態をコントロールしてもよい。
【００３４】
また、芯材の直径は、０．０２〜３００ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．０４〜３０ｍｍ、さらに好ましくは０．０６〜３ｍｍ、特に好ましくは０．０８〜０．６ｍｍである。なお、ここでの直径は近似直径であって、断面の面積からその面積に該当する真円の直径に換算した値である。芯材の直径が小さすぎると、芯材の周りに導電体を巻回する上で、導電体の均一な巻回が難しくなり、巻回時に導電体が重なり合う等の不良が発生しやすい。一方、芯材の直径が大きすぎると屈曲性や屈曲耐久性が低下しやすく、さらに、導電体と芯材との締め付け力が不十分となりやすいので、両者の摩擦力が不十分となって、相互に滑り易くなり、導電体の巻回ピッチの不均一を発生しやすくなるので好ましくない。
【００３５】
後述のように、本発明のセンサ装置は、電気信号としてインダクタンスの変化等を測定し、その測定値から芯材の伸長変位を求めることが好ましい。ソレノイドコイルにおけるインダクタンスと透磁率とは比例関係にあるため、伸長変位の測定にインダクタンスの変化を用いる場合、導電体の芯に相当する芯材の透過率が高いことが好ましい。すなわち、芯材における、物質の透磁率を真空の透磁率との比で表した比透磁率（無単位）が少ないことが好ましい。具体的には１〜１００００が好ましく、より好ましくは１〜１０００、さらに好ましくは１〜１００、特に好ましくは１〜１０である。比透磁率が当該範囲であると、センサ信号の大きさとノイズの大きさの比（Ｓ／Ｎ比）が向上するため測定精度の向上ができる。しかしながら比透磁率が前述した範囲外、すなわち、比透磁率が高くなりすぎると、インダクタンスの絶対値が大きくなり、交流インピーダンスが増大して、センサ信号の電気的処理に大きな負荷がかかり、連続測定が困難になる懸念がある。
【００３６】
このように芯材の比透磁率を高めるためには、高透磁率の材料の微粒子を、芯材を構成する高分子樹脂、高分子繊維中に分散複合する方法、もしくはコーティングする方法が例示される。このような高透磁率の材料としては、パーマロイ、鉄、フェライト、ケイ素鋼、フェライト、炭素鋼、ニッケル、アルミニウム等が例示される。その中でも特にフェライト微粒子はハンドリング性もよいため好ましい。
【００３７】
なお、芯材は、その外周部に導電体が巻回されるため、表面に絶縁性を有することが好ましく、例えば、芯材に導電性を有する繊維を用いる場合には、芯材と導電体の両者の界面（または接触面）に絶縁層を形成することが望ましい。また必要に応じ、導電体との摩擦力や密着力を高めるためのコーティングを施してもよい。
【００３８】
なお、芯材と導電体との摩擦力を高めることが、センサ体の製造の安定性や使用時のハンドリングの上で好ましいため、導電体に対して滑りにくい芯材を用いることが好ましい。すなわち、導電体に対する静止摩擦係数が所定以上である芯材が好ましい。しかしながら、センサ体における静止摩擦係数の測定は技術的難しさがあるため、代用試験として、センサ体の引張試験において、芯材と導電体の相互滑りの発生するセンサ体の伸長率を求めることで摩擦力（滑り易さ）を評価してもよい。
【００３９】
本発明のセンサ部材に用いられる導電体は、導電性のある各種金属が好ましく、例えば、銅、銅合金、アルミニウム等が例示される。なお、本発明のセンサ装置の電気信号として、インダクタンス変化を用いた場合は、導電体の表面酸化や傷付き等による電気抵抗値の経時変化を受けにくいため、通常環境下では、十分に安定した信頼性の高い測定が可能であるが、導電体は、その表面にめっきが施されていてもよい。めっきは、銀メッキ、ニッケル等が例示され、めっきによって、表面酸化防止の効果や耐摩耗性をさらに向上させることが可能となる。また、巻回された導電体の表面保護や、短絡防止等の観点から、導電体の表面が電気絶縁性の樹脂で被覆された、いわゆるエナメル線等を用いてもよい。
【００４０】
なお、導電体は、金属線を束ねて、撚り加工したものを用いてもよい。このように、センサ部材の内部構造として撚り線を用いることによって、屈曲等への耐久性をより高めることが可能となる。ただし、束ねられた金属線が相互に導通しないように、エナメル線等の絶縁層のコーティングが施された導電体を用いることが好ましい。
【００４１】
また、導電体の直流抵抗値は、０．００１〜１０００（Ω／ｍ）であることが好ましく、より好ましくは０．０１〜１００（Ω／ｍ）、さらに好ましくは０．１〜１０（Ω／ｍ）である。前述した範囲である場合、センサの高精度化、消費電力の低減、動作の安定性向上が可能となる。なお、導電体の抵抗値はセンサ部材の使用長によって適時選択されればよく、センサ部材の使用長が長くなるほど、抵抗値のより小さい導電体を用いる事が好ましい。例えば、センサ部材の使用長が１００ｍ以上の場合、抵抗値が、好ましくは１０Ω／ｍ以下、より好ましくは５Ω／ｍ以下、更に好ましくは２Ω／ｍ以下の導電体を用いるとよい。
【００４２】
また、導電体の形状が円形または略円形である場合は、その直径が０．０１〜３ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．０１５〜１ｍｍ、さらに好ましくは０．０２〜０．２ｍｍである。また、断面が非円形である場合は、その該断面積と等しい仮想の円の直径を求め、その仮想円の直径が上記の範囲内であることが好ましい。また、導電体は箔状の形状であってもよく、箔状である場合は、その厚みが０．０１〜０．５ｍｍであることが好ましい。幅は特に限定ないが、加工の容易さから０．０５〜３ｍｍが好ましく、より好ましくは０．０７〜１ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜０．７ｍｍ、最も好ましくは０．２〜０．５ｍｍである。直径や厚みが大きすぎると屈曲耐久性が低下する傾向にあり、小さすぎると強度が低下し、導電体の破壊が起こり易くなるので好ましくない。
【００４３】
また、導電体は、芯材の外周部にコイル状に巻回される際に、隣接する導電体同士が重ならないように配設されることが好ましい。これは、本発明のセンサ部材を用いた測定では、原理として、巻回ピッチ（もしくは一定長あたりの巻数）の変位によるインダクタンス値の相対変化を用いるため、導電体の重なりは、巻回ピッチや巻数の変位を阻害して測定の誤差要因となりやすいためである。
【００４４】
なお、センサ部材の使用長が非常に長い場合（例えば１０００ｍ以上等）では、導電体の抵抗値を下げる目的で、導電体を複数本重ねて用いてもよく、導電体を電気的に並列に配置してもよい。具体的には、例えば、芯材に複数本の芯材を平行に巻回する方法や、芯材に導電体を巻回したセンサ芯を複数本撚り合わせていわゆる集合線の状態にする方法によって並列化させるとよい。このようにして導電体を並列化することで、前述したように測定誤差は発生するものの、導電体の直流抵抗値の増加による電力損失を抑制することができるため、長距離における測定を行うことができる。
【００４５】
本発明の導電体に小径または箔肉金属を用いた場合、コイル形状にした際に復元力を有するが、過度の引張や曲げ等の変形に対しては塑性変形する場合がある。そのため本発明のセンサ体では、低塑性変形性の芯材を締め付けるようにして導電体を巻回し、両者の間に十分な摩擦力を発生させることで、芯材と共に伸長・伸縮することが好ましい。従って、導電体は所定以上の締め付け力で芯材に強く巻回されることが好ましい。
【００４６】
また、導電体は、センサ部材にかかる応力（張力）を、芯材を通して間接的に受けているため、相対的に導電体そのものにかかる応力は低くなる。そのため、導電体は破断や繰り返し疲労による破壊等が起こりにくくなるため長期使用が可能となる。
【００４７】
なお、導電体がエナメル加工等の絶縁層の表面被覆がなされていない、いわゆる裸線の場合は、隣接して巻回される導電体の間隙（コイル間隙）は、０．０１〜３ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．０３〜０．６ｍｍ、さらに好ましくは０．０４〜０．４ｍｍ、最も好ましくは０．０５〜０．１５ｍｍである。
【００４８】
このような間隙により、コイル状に巻回された導電体の、隣接する導電体間（コイル間隔）に、絶縁性が確保でき、電気特性（インダクタンス等）が安定する。一方で、隣接する導電体間の間隔が大き過ぎると、コイル形状の導電体からの磁束の漏れ量が増加し、インダクタンスの絶対値が低下する等の影響が生じ、信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が不十分になる場合があり、高い測定精度を得る上で好ましくない。
【００４９】
なお、予め樹脂等の絶縁層がコーティングされた導電体（エナメル線等）を用いる場合は、隣接する導電体間の間隙をゼロとした場合でも、絶縁層により隣接する導電体間の絶縁を確保できる。
【００５０】
なお、予め樹脂等の絶縁層がコーティングされた導電体を用いた場合、導電体を２層、３層で重ね巻きを行い、コイル形状が複数積み重なった形で形成することも可能である。この際、各層の巻回方向、巻数、積層時の相対位置等の条件によって、インダクタンス値を調整する事もできる。また更には、一部の層を電気的に短絡させ、相互インダクタンスの作用を利用して、他の層のインダクタンスを減じる事もできる。
【００５１】
短い距離で測定を行う時にはインダクタンスを高めに設定した方が好ましい場合が多く、信号強度やＳ／Ｎ比を高める事ができる。一方、長い距離で測定を行う時には、インダクタンスを低めに設計した方が信号強度の減衰（伝送損失）を抑えられるため、好ましい場合が多い。これら設計は主に測定対象物のサイズや検出器（計測器）の電気的性能等を踏まえて行う事が好ましい。
【００５２】
芯材１ｍ長あたりの導電体の巻回数（コイル巻数）は、２５０〜１０００００Ｔ／ｍであることが好ましく、より好ましくは５００〜３００００Ｔ／ｍ、さらに好ましくは１０００〜１８０００Ｔ／ｍ、特に好ましくは２０００〜１２０００Ｔ／ｍである。
【００５３】
巻回数（Ｔ／ｍ）は、インダクタンスの値と比例関係にあるため、巻回数を大きくすることでインダクタンスの絶対値を高め、センサ部材の感度を高めることができる。一方で、巻回数を大きくしすぎるとインダクタンスの値が大きくなり過ぎて、交流インピーダンスが増大して、検出器（電気信号の処理回路）の負荷が大きくなり好ましくない。
【００５４】
なお、巻回数（Ｔ／ｍ）は、電気特性の測定周波数における、センサ部材の特性インピーダンスの値が、検出器（電気信号の処理回路）の入出力インピーダンスや信号伝送用中継ケーブル等の特性インピーダンスの値と一致、もしくは近い値を有するように設計することも好ましい。特に、検出器として、市販の計測器（インピーダンスアナライザー、ＬＣＲメーター、ネットワークアナライザー、高機能オシロスコープ等）を用いる場合、これら計測器の入出力インピーダンスは一般に５０Ω、７５Ω、１００Ω等で設計がなされているので、これらとセンサ部材の特性インピーダンスが整合するようにすることが好ましく、これを踏まえて、巻回数（Ｔ／ｍ）、コイル形状の間隙、芯材の透磁率、導電体と電磁波遮断層の間の浮遊容量等の電気的パラメータや測定周波数の設計を行うことが好ましい。
【００５５】
本発明のセンサ部材は、導電体への外来電磁波をシールドする電磁波遮断層が配されることが好ましい。
【００５６】
電磁波遮断層は、センサ体の外側（経方向外側）に配設され、高導電率およびまたは高透磁率を有する層であり、外来（外部環境）から導電体に入射する電磁波の電磁界を吸収およびまたは反射する機能を有する。具体的には例えば、銀、銅、ニッケル、金、鉛、アルミニウム等の高導電率材料による金属線や金属箔、フェライト（酸化鉄系アロイ）、パーマロイ（鉄／ニッケル系合金）等の高透磁率材料による磁性線、磁性箔を、センサ装置の長さ方向を軸として、巻回もしくは編組（ブレーディング）して、センサ部材の長さ方向に連続形成した層である。これら金属線、金属箔、磁性線、磁性箔は、必要に応じ、繊維等の芯材に一旦巻回する工程を挟み、線や箔の引張強度や曲げ強度を高めた上で、巻回、編組されることがより好ましい。なお、金属線、金属箔、磁性線、磁性箔は、センサ部材の周囲にできるだけ隙間なく形成されることが好ましいが、層の電磁波遮断性能を著しく低下させない範囲で、隙間を有していてもよい。
【００５７】
なお、電磁波遮断層がいわゆるグランドの役割を果たし、ケーブル内部に発生する浮遊容量を開放されてもよい。
【００５８】
また、高導電率材料を用いた電磁波遮断層はセンサ装置の長さ方向に対し、０．０００１〜１０Ω／ｍの高導電率の層であることが好ましく、より好ましくは０．０００１〜１Ω／ｍ、さらに好ましくは０．０００１〜０．１Ω／ｍである。
【００５９】
また、高透磁率材料を用いた電磁波遮断層は層の比透磁率が１００〜１０００００の高透磁率層であることが好ましい。
【００６０】
また、電磁波遮断層の厚みは、０．０１〜２ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．０１５〜１ｍｍ、さらに好ましくは０．０２〜０．５ｍｍ、特に好ましくは０．０２５〜０．２５ｍｍである。電磁波遮断層の厚みが薄すぎると遮蔽性能が低下する懸念があり、逆に厚すぎるとセンサ部材の全体直径が大きくなるため、屈曲性や屈曲耐久性の低下を招く傾向にあり好ましくない。
【００６１】
なお、センサ部材は、２本ないし複数本のセンサ体を相互に撚り合わせ、もしくは編組し、各センサ体が外来ノイズを相互に相殺する構造（このような構造を採るケーブルは一般にツイストペアケーブルと称される）として、相互に電磁波遮蔽層として機能させる事もできる。
【００６２】
なお、被測定体が、電磁波遮断層の機能を十分に満たす場合、例えば、センサ体を被測定体に埋没、覆被する等の手段で被測定体そのものを電磁波遮断層とみなしてもよい。
【００６３】
なお、電磁波遮断層は、センサ体の外側（経方向外側）に、絶縁層を介して配されることが好ましい。
【００６４】
絶縁層は、層の比抵抗が１×１０＾１０〜１×１０＾２２（Ω・ｍ）の範囲にある層が好ましく、より好ましくは１×１０＾１２〜１×１０＾１９（Ω・ｍ）、さらに好ましくは１×１０＾１４〜１×１０＾１８（Ω・ｍ）である。
【００６５】
絶縁層は、例えば、エナメル線のように導電体そのものを絶縁体で被覆コーティングしたものでもよいし、導電体と電磁波遮断層との間隙に絶縁体を充填もしくはコーティングしたものであってもよい。具体的には、エナメル層は、合成ゴム、熱可塑性エラストマー、ポリイミド、エポキシ、シリコーン架橋ゴム（２次架橋処理により耐熱性や弾性変形性を高めたものが好ましい）、ポリウレタン、４フッ化エチレン、３フッ化エチレン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂（芳香族ポリアミド樹脂を含む）、ポリエーテルアミド樹脂、ポリスルフォン樹脂、硬質シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等のゴムや樹脂の少なくとも１つから選択される素材であることが好ましい。これらのゴムや樹脂で導電体をコーティングすることによって、絶縁層を形成することが可能である。
【００６６】
また、絶縁層の厚みは、その材質にも依存するが、０．０１〜３ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．０５〜２ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜１ｍｍ、特に好ましくは０．２〜０．５ｍｍである。薄すぎると、絶縁機能が不安定であり、逆に厚すぎるとセンサ部材の屈曲性や屈曲耐久性が低下する傾向にあり好ましくない。
【００６７】
また、絶縁層のコーティング方法は、樹脂を溶剤に溶かした層に導電体を浸せきするディップコーティング法や、溶融樹脂を充填した孔の中に導電体を通す溶融コーティング法等が例示される。
【００６８】
なお、絶縁層は前述した方法以外に、電気絶縁性の繊維、フィルムを巻回したものであってもよい。すなわち導電体の外周にカバーリングマシーン等を用いて、電気絶縁性の繊維、フィルムを巻回して、絶縁層を形成することが可能である。具体例として、例えば、耐熱性の高くかつ絶縁性のあるアラミド繊維（テクノーラやトワロン）、ガラス繊維等であることが好ましい。
【００６９】
また、電磁波遮断層の外側に、さらに保護層を設けてもよい。保護層の厚みは０．０１〜３ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．０５〜２ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜１ｍｍ、特に好ましくは０．２〜０．５ｍｍである。なお、保護層は電磁波遮断層の傷付き、ほつれ等の外部刺激を防止するための繊維や樹脂等であることが好ましい。なお、保護層は絶縁層と同様の素材、加工方法を用いてもよい。保護層が電気絶縁性を有する場合、電磁波遮断層に例えば、静電気のように外部から直接流れる電流を防止する効果や、摩擦耐性の向上や、耐水性の向上、または、接着力を高め周辺との固定に寄与することもできる。なお、保護層が外部刺激の防止や摩擦耐性の向上等を目的とする場合、保護層は電磁波遮断層の一部のみに設けられていてもよい。
【００７０】
なお、本発明のセンサ部材の長さは、測定用途、対象に応じ適宜定めてよく、測定対象とする被測定体の全長にわたって配置してもよいし、一部分のみに配置してもよい。また、被測定体の複数箇所に配置してもよい。また、被測定体の任意の一部分にのみ配設してもよい。
【００７１】
被測定体の複数のセンサ部材を配置する場合、複数のセンサのうち、いくつかのセンサ部材が故障、破断等により失活した場合であっても少なくとも１本のセンサ部材が残っていれば、測定を継続できるためフェールセーフ性が向上する。
【００７２】
また、各センサ部材の長さを略同一としてもよいし、各センサ部材の少なくとも一部または全部の長さを異ならせても良い。同一の長さで配置することで、複数の測定データが取得できるため測定精度が向上する。異なる長さで配置することで、後述する測定手段を用いて、任意の２本以上のセンサ部材の測定データから、被測定体の任意の区間における変位量および／または変位率を測定することができる。
【００７３】
また、複数のセンサ部材の物性を異ならせてもよい。具体的には、例えば、複数のセンサ部材のうちの特定のセンサ部材の芯材素材の破談強度や破断伸度が、他のセンサ部材よりも相対的に低いセンサ部材を配置することで、被測定体にかかる負荷を段階的に検出できるようにしてもよい。
【００７４】
また、センサ部材は、直線状に配置してもよいし、２次元、３次元に曲げを有した状態で配置されていてもよい。また、例えば、Ｕ字に配置、換言すると、被測定体の一端側にセンサ部材の両端部を配置し、被測定体の他端側でセンサ部材の中央部が折り返されるように配置されていてもよいし、図７に示すように、２本のセンサ部材の一端側から導電体（測定用の端子）を取り出し、他端側の導電体（測定用の端子）同士を接続してもよい。Ｕ字に配置することでセンサ部材の両端部にある導電体を、被測定体の１か所に集約できるため、配線を簡略化することができる。
【００７５】
また、センサ部材の少なくとも２本、もしくは複数本のそれぞれを実質的に平行となるように配置してもよい。ここで「実質的に平行」とは、各センサ部材が幾何学的にも平行配列されている場合や、相互に撚られている場合（例えば二重らせん構造）も含む。すなわち、各センサ部材の長さ方向に対して、各センサ部材の距離が実質的に同一になる配列条件を「実質的に平行」とする。
【００７６】
すなわち、長さの異なる２本以上の複数のセンサ部材のそれぞれを実質的に平行に配置することで測定精度の向上と、任意の区間における変位量および／または変位率を測定することができ、さらに前述した構成に加えて、各センサ部材を例えばＵ字等に配置し、その両端部を被測定体の一端側または特定の一部に配置することで、配線の簡略化を行うことが可能なセンサ部材を提供することができる。なお、図７に示すように、長さの異なる長さのセンサ部材を複数セット配置してもよい。
【００７７】
なお、センサ部材の変位率（伸長率）は、被測定体の伸長率と一致もしくは略一致させることが好ましい。さらに好ましくはセンサ部材の芯材の主要な素材と、被測定体の主要な素材とが同一あるとよい。センサ部材と被測定体との伸長率を略一致させることで、センサ精度を向上することができ、さらに、センサ部材への過剰な負荷を抑制することができる。
【００７８】
また、センサ部材は、被測定体の内部または表層の全体または一部分に固定される。内部への固定は組み込みや埋め込み等の手段を用いることができる。また、表層への固定は接着や金具等による締結等の手段を用いることができる。例えば、被測定体が繊維である場合、センサ部材を繊維とともに撚り加工を行い、撚り加工の捻じれ力により発生する圧着力と摩擦力によって固定する手段や、溶融した樹脂内に沈めた後に樹脂を固化させてもよい。
【００７９】
また、さらに固定力を高めるために、センサ部材と被測定体との界面に接着機能をする接着樹脂層を設けてもよい。接着樹脂層に大きな制約はないが、センサ部材に含まれる芯材や樹脂等の耐熱温度を考慮して選定することが好ましく、各種の熱硬化性樹脂や、熱可塑性樹脂、芳香族ポリアミド樹脂等を用いることができる。このような樹脂を用いることにより、加熱時に樹脂が硬化、軟化もしくは溶融、相互溶解等することで、それらの界面において、接着もしくは融着させることが容易となる。具体的には、被測定体がケーブル等の繊維である場合、組み込みの前にセンサ部材または被測定体の繊維の最表層に予め接着樹脂をコーティングする方法や、組み込みの後に外側から接着樹脂を注入、含浸させる方法等が挙げられる。
【００８０】
なお、熱硬化性樹脂は、ポリウレタン、不飽和ポリエスエル、ビニルエステル、アクリル系、フェノール系、エポキシ系、シリコーン系の樹脂等が例示され、熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォンおよびそれらの変性樹脂等が例示される。
【００８１】
また、センサ部材は１つでもよいし、複数個配置してもよい、複数個の場合、ランダムに配置してもよいし、平行、並列に配置してもよい。なお、並列配置に配置する場合、測定点の複数チャネル選択が可能になり、必要に応じてチャネルを自由選択できるようになる。また、センサの並列回路化により測定値であるインダクタンス値等の平均化が可能となり、データの安定性が向上し、電気信号の行き／帰りの往復回路の一体化等の運用が可能となる。このように本発明の伸長センサを複数、相互並行に配してなる構造によって、測定の信頼性を高めることが可能となる。
【００８２】
次に本発明のセンサ部材を用いたセンサ装置および変位量および／または変位率の測定方法を述べる。
本発明のセンサ装置は、センサ部材内のコイル状の導電体からの電気信号を検出し、該電気信号の変化に基づいて被測定体の変位を測定する測定手段を有することが好ましい。なお、測定手段はセンサ部材に一体的に組み込まれていてもよいし、別体であっても構わない。また、測定手段は、センサ部材の導電材と電気的に接続され、電気信号変化を検出する検出部と、該電気信号の変化に基づいて、被測定体の変位量および／または変位率を演算する演算部を有することが好ましい。特に電気信号変化はインダクタンス変化であることが好ましい。これは、導電体のインダクタンス変化と、センサ部材の変位量とが、安定した線形性を有するため、測定精度を高めることが可能となるからである。なお、もっとも単純なシステムとしては、被測定体の変位の有無を測定できればよいが、変位量および／または変位率を測定することが好ましい。なお、変位量、変位率は、伸長率、伸長率、伸長度、伸長変位とも称される。
【００８３】
さて、コイル状の導電体の伸長と、インダクタンスの減少との関係について、以下で説明する。なおここでは、図２に示すようにコイル初期長をＤ（ｍ）、電流をＩ（Ａ）、コイル断面積をＳ（ｍ２）、総巻き数をＮ、そして単位長さあたりの巻数がｎ＝Ｎ／Ｄとした。
コイルの自己インダクタンスＬ（Ｈ）は、透磁率をμ（Ｎ／Ａ２）としたとき、
Ｌ＝μＮ２Ｓ／Ｄ
とあらわされる。
（コイル内部の磁場Ｈ（Ｎ／Ｗｂ）は、電流Ｉとして、
Ｈ＝ｎＩ
コイル内部の磁束密度Ｂ（Ｗｂ／ｍ２）は、
Ｂ＝μＨ＝μｎＩ
コイル断面積Ｓ（ｍ２）を貫く磁束Φ０（Ｗｂ）は、
Φ０＝Ｂ・Ｓ＝μｎＩＳ
長さＤ、総巻き数Ｎのコイルにおいては、磁束Φ０が総巻数Ｎのコイルと交わるため、
Φ＝Ｎ・Φ０＝Ｎ・μｎＩＳ＝Ｎ・μ（Ｎ／Ｄ）ＩＳ＝μＮ２ＳＩ／Ｄ
ここで、伸長前のコイルの自己インダクタンスをＬ（Ｈ）、伸長前の初期コイル長をＤ、初期断面積をＳとすると、
Ｌ＝Φ／Ｉ＝μＮ２Ｓ／Ｄ
で示される。
一方、伸長率ｅで伸長したコイルの自己インダクタンスをＬ’（Ｈ）、断面積をＳ’とすると、コイル長はｅＤで表され
Ｌ’＝μＮ２Ｓ’／ｅＤ
となる。
上記両式から、
Ｌ／Ｌ’＝ｅ（Ｓ／Ｓ’）
の関係が導き出され、コイルの伸長率ｅは、
ｅ＝（Ｌ／Ｌ’）・（Ｓ’／Ｓ）
で示されることが分かる。
【００８４】
よって、Ｌ／Ｌ’の値とＳ’／Ｓの値が求まれば、コイルの伸長率ｅが求められることになる。なお、Ｓ’／Ｓの値はコイル伸長に伴う変数ではあるが、ピッチ均一なコイルにおいてはコイルの初期形状（コイルの直径、導電体の厚み、幅、単位長さあたりの巻数の設計値）から幾何学計算で求めた値で代用できるので実際に計測を行う必要はない。
【００８５】
これが本発明のセンサ装置における、センサ部材のインダクタンス変化を用いたセンサ部材の伸長率測定の原理であり、検出部で検出されたインダクタンス変化と、コイル状の導電体の長さ方向の伸長率との相関を、演算部によって演算することにより、センサ部材の伸長量や伸長率（変位量、変位率）を求めることができる。
【００８６】
センサ部材のインダクタンスの測定は、インピーダンスの位相角θが大よそ３〜９０°の範囲が好ましく、より好ましくは１０〜９０°、最も好ましくは２０〜９０°の範囲である。当該範囲であると精度よく高感度の測定を行うことができる。
【００８７】
また、例えば、被測定体の素材や、使用方法によっては、被測定体の各区間（任意の区間）で伸長率が異なる場合がある。その場合は、長さの異なる複数のセンサ部材を用いることで、簡易に精度よく伸長量や伸長率（変位量、変位率）を測定することができる。
【００８８】
具体的には、例えば、図７に模式的に示すように、被測定体（被測定体は伸長率が異なる、区間ａ、ｂ、ｃを有する）に対して、長さの異なるセンサ部材Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を配置する。被測定体の区間ａ、ｂ、ｃにおける各初期長をＬａ、Ｌｂ、Ｌｃとし、伸長後の長さをＬａ’、Ｌｂ’、Ｌｃ’、Ｌｃ’’、伸長率をｅa’、ｅb’、ｅc’、ｅｃ’’とする。またセンサ部材Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の初期長をそれぞれＬＳ１、ＬＳ２、ＬＳ３、インダクタンスの実計測で求まる伸長率をe１’、e２’、e３’、e３’’とする。なお、被測定体の各区間の伸長率と、各区間に配置されたセンサ部材の伸長率が同等となるように、センサ部材は被測定体に固定されているものとする。なお、初期値のＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、ＬＳ１、ＬＳ２、ＬＳ３は測定済みの既知の値であって、ｅ１’、ｅ２’、ｅ３’、ｅ３’’は前述したように計測により得られる値である。
区間ａ内のセンサ部材の伸長率ｅa’は実計測から求めたｅ１’の値と等しく、ｅa’＝ｅ１’となる。
【００８９】
実計測から求めたｅ１’とｅ２’の値を用いて、区間ａ内のセンサ部材の伸長率ｅｂ’を求める。区間ｂ内のセンサ部材Ｓ２の伸長後長さは（ＬＳ２×ｅ２’）−Ｌａ’＝ （ＬＳ２×ｅ２’）−（Ｌａ×ｅ１’）となり、これを区間ｂ内のセンサ部材Ｓ２の初期長（ＬＳ２−Ｌａ）で割り返すと、区間ｂ内のセンサ部材の伸長率ｅb’が求められ、ｅb’＝（（ＬＳ２×ｅ２’）−（Ｌａ×ｅ１’））／（ＬＳ２−Ｌａ）となる。
【００９０】
実計測から求めたｅ１’とｅ３’の値と、前述したように求めたｅｂ’の値を用いて、区間ｃ内のセンサ部材の伸長率ｅｃ’を求める。区間ｃ内のセンサ部材Ｓ３の伸長後長さは（ＬＳ３×ｅ３’）−Ｌａ’−Ｌｂ’＝（ＬＳ３×ｅ３’）−（Ｌａ×ｅ１’）−（Ｌｂ×ｅｂ’）となり、これを区間ｃ内のセンサ部材Ｓ３の初期長（ＬＳ３−Ｌａ−Ｌｂ）で割り返すと、区間ｂ内のセンサ部材の伸長率ｅｃ’が求められ、ｅｃ’＝（（ＬＳ３×ｅ３’）−（Ｌａ×ｅ１’）−（Ｌｂ×ｅｂ’））／（ＬＳ３−Ｌａ−Ｌｂ）となる。
【００９１】
なお、区間ａ、ｂが伸長なく、区間ｃのみ伸長したケースにおける、区間ｃ内のセンサ部材の伸長率ｅｃ’’は、ｅ１’とｅｂ’をそれぞれ１とした式として表され、ｅｃ’’＝（（ＬＳ３×ｅ３’’）−Ｌａ−Ｌｂ）／（ＬＳ３−Ｌａ−Ｌｂ）となる。
【００９２】
すなわち、図７のように被測定体に長さの異なる少なくとも２本以上のセンサ部材を、各センサの一端側を被測定体の一端側に揃え、かつ、各センサ部材を実質的に平行に配置する。センサ部材の一端側及び他端側から導電体（測定用の端子）を取り出し、インダクタンス変化に基づいて被測定体の変位量および／または変位率を測定する。なお、図７の中段（全部伸長）のように、それぞれの端部から導電体（測定用の端子）を取りだしてもよいし、図７の下段（一部伸長）に模式的に示すように、長さの異なるセンサ部材をそれぞれ２本配設し、各センサ部材の一端側から導電体（測定用の端子）を取り出し、他端側の導電体（測定用の端子）をそれぞれ接続することで、２本のセンサ部材を被測定体に対して往復配置（Ｕ字に配置）することでセンサ部材の配線を１か所にまとめて測定してもよい。
【００９３】
なお、図７の中段（全部伸長）のセンサ部材のように、センサ部材の外側で配線が取り扱われる際は外側の配線にノイズを防止するためのシールドが施されていることが好ましい。なお、２本のセンサ部材を被測定体に対して往復配置（Ｕ字に配置）した場合、上述した計算式に用いられるセンサ部材の長さ等は適時補正してよい。
【００９４】
次いでセンサ部材の任意の２本以上のセンサ部材の変位量の差分をもちいて、当該任意の２本のオーバーラップしない非共通区間における変位量を求めることで、被測定体の任意の区間（図７における区間ａ、ｂ、ｃ）における変位量および／または変位率を測定することができる。
【００９５】
前述したように測定することで、例えば、図７の下段の被測定体の全部伸長する場合や、被測定体の一部のみ（図７における区間ｃ）が伸長する場合であっても各区域の変位率（伸長率）を測定することができる。なお、一部のみが伸長する場合、変位が計測されないセンサ部材は演算部による演算の対象外と設定してもよい。
【００９６】
ところで前述したセンサ部材の変位測定手法は、センサ部材の導電体の長さが相対的に短い場合（導電体の長さが測定に用いる交流電流の波長の概ね１／４を超える場合）で、集中定数回路としての取扱いが好ましい条件下で特に有効である。また、この条件では、インダクタンスの変化のみならず、キャパシタンス、抵抗値、交流インピーダンス値、共振点周波数、Ｑ値等の変化からセンサ装置の変形に関わる情報を得ることも可能である。
【００９７】
一方で、本センサ部材の導電体の長さが相対的に長い場合（導電体の長さが測定に用いる交流電流の波長の概ね１／４以下である場合）で、分布定数回路としての取扱いが好ましい条件下では、伝送路解析の手法を用いて、センサの変形状況を感知することもできる。例えば、特性インピーダンス、伝送による位相遅れ、伝送減衰率の変化を測定して、センサの電気パラメータの変化を把握することができる。またさらにはＴＤＲ法（Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）を用いて、局所的にインピーダンスの不均一変化を生じた異常箇所の特定や、断線の発生等を検知することもできる。
【００９８】
本発明のセンサ装置の検出部は、検導電体の電気パラメータの変化を測定するための電気処理回路を有する装置であり、市販の電子計測装置を用いてもよいし、ディスクリートで電子回路を設計して計測してもよい。
【００９９】
市販の電子計測装置は、例えば、インピーダンスアナライザー、ＬＣＲメーター、ネットワークアナライザー（装置メーカーとして、Ｋｅｙｓｉｇｈｔ、日置電気等）、ＴＤＲケーブル診断測定装置（装置メーカーとして、Ｂｉ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ等）、もしくは基準となる交流信号に対する位相遅れや減衰率の測定が可能なオシロスコープ等（Ｋｅｙｓｉｇｈｔ製等）が好ましく挙げられ、必要に応じ、組み合わせて用いられる。
【０１００】
集中定数回路として取扱う場合には、検出部はセンサ部材の導電体の両端と電気的に接続され、電磁波遮断層は検出部の接地電位の端子やシールドラインの端子と接続されることが好ましい。この際、検出部はセンサ装置と別体に設けられていてもよいし、一体化していてもよい。検出部とセンサ装置の配線接続方法については、公知の２端子法、４端子法、５端子法等の測定法を用いることが好ましく、さらに好ましくは、定法に基づく４端子法もしくは５端子法が好ましい。
【０１０１】
また、分布定数回路として取扱う場合には、例えば、センサ部材の一端で、導電体と電磁波遮断層を、検出部の端子（２端子）と接続し、センサ部材の他端では、導電体と電磁波遮断層を電気的に開放（オープン）にした状態で測定を行うことが好ましい。
【０１０２】
これらの測定法によって得られたインダクタンスほかの電気パラメータ変化の情報から、前述の原理等に基づき、センサ部材の変形状態を容易に演算算出することが可能となった。またさらに、得られた電気パラメータ変化データや演算算出されたセンサ装置の変形データは、必要に応じ、有線、無線等を通じて遠隔送信してもよく、各種用途におけるモニター管理や制御目的に利用できる。
【０１０３】
なお、本発明のセンサ装置の測定手段は、センサ部材の異常を判定する判定手段を有していてもよく、例えば、センサ部材の導電体の直流抵抗値の異常増加、短絡等が検知された場合、もしくは、伝送路解析において、非常に大きな反射信号が得られる場合等に、大きな外力の印加や、繰り返し疲労等によるセンサ装置の破壊もしくは一部破壊の発生を異常と判定してもよい。
【０１０４】
本発明は、塑性変形性が低い芯材素材を用いた芯材と、芯材の外周部にコイル状に巻回された導電体と、導電体を電磁波から保護する電磁波遮断層を有するセンサ部材と、センサ部材から検出された電気信号の変化に基づいて、導電体の巻回ピッチ変位（一定長あたりの巻数の変位）を演算することで被測定体の変位量および／または変位率を測定することができる、繰り返しの測定精度や経時的な信頼性に優れたセンサ装置である。
【０１０５】
特に本発明のセンサ装置は、ロープ、スリング、漁網、建築用のケーブルブレース、エレベータケーブル等の紐状、繊維状部材や、電力ケーブル、通信ケーブル、燃料（液体燃料、気体燃料）移送用のフレキシブルパイプ、樹脂成型部品、ゴム成形部品、無機成型部品、樹脂繊維複合材の伸長圧縮（曲げ変形に伴う伸長圧縮も含む）の測定に応用することができる。また構造物や接合部の隙間寸法の変化を測定することも可能である。用途としては、航空機、船舶（海中走行するものも含む）、車両等の各種輸送機器、建築建造物（梁材、壁面）、道路、橋梁等が挙げられる。また本センサ部材は高精度かつ、用途に合わせた形状設計が可能で、各種被測定体への組み込み、複合性に優れ、繰り返しの使用にも強い高耐性に優れ、屋外（海中、海辺、風雨、高温、太陽光等）の過酷な環境であっても使用可能である。
【０１０６】
また、これらの被測定体の変位量および／または変位率、例えば伸長変位量／率の測定を、非破壊かつリアルタイムに、高い信頼性にて測定することができ、被測定体の変位量および／または変位率あるいは異常（破断、破壊、故障等）のデータを、常時、高精度で採取する、センサ装置を用いた変位量および／または変位率の測定方法である。
【実施例】
【０１０７】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。なお、実施例における測定は次の方法で求めたものである。【０１０８】
（１）芯材素材の残留歪試験用およびクリープ試験用の試験片の作成
図３のように、試験素材（本実施例ではすべて繊維を用いるので以下では繊維と記すが、フィルム等の他の形態であっても同様に試験すればよい）を無撚状態で引き揃えて、シアノアクリレート系瞬間接着剤（コニシ株式会社製アロンアルファ  プロ用Ｎｏ１  低粘度ハイスピード型）を適量浸透させ、３０ｍｍ角で切り取った２枚の１ｍｍ厚ケント紙（市販品）に挟み込んだ状態で固化し、繊維をケント紙に固定した。続いて、先の固定位置と１５０ｍｍの間隔を離した位置で繊維を同様にケント紙に固定し、固定間距離が１５０ｍｍの残留歪試験用およびクリープ試験用の試験片を作成した。【０１０９】
なお、繊維の接着が不十分な場合、引張試験時（荷重印加時）に繊維の滑り（荷重/歪曲線の急な変曲としても観察される）が発生する場合があるが、繊維の滑り発生と推定された場合は試験結果を削除し、別の試験片を用いて試験をやり直すものとする。【０１１０】
（２）芯材素材の引張試験および残留歪の測定
以下で６０℃測定を行う各試験片は、予め、無張力下で、６０℃、湿度２０％以下の乾燥環境で、２時間放置し、芯材素材の熱的な寸法収縮の影響を排する前処理を施した試験片を用いた。なお、この前処理の際、これら試験片を用いて、芯線素材の長さ方向の熱収縮率も測定する。【０１１１】
２５℃測定は、２５℃に調整された試験室の中で、前述した試験片を用いて、インストロン社製の引張試験機を用い、チャックの初期間隔を１５０ｍｍ、荷重印加時の変位速度３ｍｍ／分、除荷時の変位速度３ｍｍ／分の条件で引張試験を行った。なお、荷重印加時の初荷重は２５℃の試験片破断強度の０．１％相当とし、この時の歪の値を初期歪（歪がゼロ）とした。なお、試験片の引張強度と伸度の測定は、試験片の破断まで変位を与えて測定した。【０１１２】
試験片の引張弾性率は、試験片の引張強度の７５％相当の荷重を最大荷重として、Ａ荷重１回目：初荷重点から最大伸長率まで荷重印加、Ｂ荷重除加１回目：初荷重点まで荷重除荷、Ｃ初荷重点で３０秒間保持、Ｄ荷重２回目：最大伸長率まで荷重印加、Ｅ荷重除荷（開放）、２回目の荷重印加時の荷重／変位曲線における最大荷重の１０％相当荷重点の接線の傾きから求めた。【０１１３】
試験片の残留歪は、図４に示す要領で、Ａ荷重１回目：初荷重点から最大伸長率まで荷重印加、Ｂ荷重除加１回目：初荷重点まで荷重除荷、Ｃ初荷重点で３０秒間保持、Ｄ荷重２回目：最大伸長率まで荷重印加、Ｅ荷重除荷（開放）のサイクルで引張試験を行い、２回目の荷重印加時の荷重／変位曲線における最大荷重の１％相当荷重時の伸長率（初期荷重点からの変位を、初期荷重点のチャック間隔の長さで除した値）から求めた。【０１１４】
ここで最大伸長率は、初荷重点のチャック間隔に対して、２％の伸長、３％伸長、４％伸長の３条件で設定した。【０１１５】
また、６０℃測定は、引張試験機の恒温槽アタッチメントを用い、恒温槽を６０℃に昇温し、槽内温度が十分安定した後に、６０℃の試験片破断強度の０．１％相当の初荷重値を印加し、その後、２５℃測定と同じ要領で測定を実施した。【０１１６】
各種試験は５つの試験片について行い、その測定値の平均値を当該試験片の残留歪とする。ただし５つの試験片の測定値の最大値と最小値が、平均値に対して±２０％以内に収まらない場合（バラつきが極めて大きい場合）は、試験片の調整に由来する誤差と考え、別途準備した他の５つの試験片を用いて測定をやり直す。【０１１７】
（３）芯材素材の引張クリープ試験およびクリープレートの算出
２５℃測定は、２５℃に調整された試験室の中で、前述した試験片を用いて、インストロン社製の引張試験機を用い、チャックの初期間隔を１５０ｍｍとして、試験を実施した。初荷重は２５℃の試験片破断強度の０．１％相当とし、初荷重印加時の歪の値を初期歪とした。クリープ試験のための試験荷重は２５℃の試験片破断荷重の３０％相当とし、初荷重からクリープ試験荷重に到達後、２４０分連続で荷重印加して、試験片の歪の増加（クリープ現象）を測定した。なお、試験中に繊維の破断が観られた場合はその時点で試験を終了する。なお、クリープ試験荷重に達するまでの試験片伸長は１０ｍｍ／分の引張速度で行った。【０１１８】
また、６０℃測定は、引張試験機の恒温槽アタッチメントを用い、恒温槽を６０℃に昇温し、槽内温度が十分安定した後に、６０℃の試験片破断強度の０．１％相当の初荷重を印加し、この時の歪の値を初期歪とした。クリープ試験のための試験荷重は６０℃の試験片破断荷重の３０％相当とし、初荷重からクリープ試験荷重に到達後、２４０分連続で荷重印加して、試験片の歪の増加（クリープ現象）を測定した。なお、試験中に繊維の破断が観られた場合はその時点で試験を終了する。なお、クリープ試験荷重に達するまでの試験片伸長は１０ｍｍ／分の引張速度で行った。【０１１９】
クリープレート（％／分）の算出は、試験荷重到達後１０分後の歪（％）と２４０分後の歪（％）の差分（％）を２３０（分間）で除して求めた。【０１２０】
クリープ試験は５つの試験片で行い、得られた試験値の平均値を測定値とする。ただし５つの測定値の最大値と最小値が平均値に対して±２０％以内に収まらない場合は、別の５つの試験片を用いて測定をやり直す。【０１２１】
（４）センサ体の芯材と導電体の摩擦力（滑り易さ）の評価
導電体を芯材に巻回したセンサ体を３００ｍｍ長に切断し、その端部４０ｍｍ長だけ残して、巻回されている導電体を除去した試験片を作成した。すなわち、この試験片は、導電体が巻回されていない２６０ｍｍ長の一端部と、導電体が巻回されている４０ｍｍ長の他端部とに分かれている。【０１２２】
次に、（１）と同じ要領で、一端部の一部を２枚のケント紙間に瞬間接着剤を用いて固定した後、引張試験機（インストロン製）の一方のチャックに固定する。また、他端部の導電体が巻かれている部分の全長を他方のチャックに固定する。なお、他端部はチャック締め付け時の隙間を埋め、安定にチャッキングできるように緩衝材（ゴムシート等）を介在させて固定する。【０１２３】
チャック間の間隔を２００ｍｍ、変位速度２ｍｍ／分の条件で試験片の引張試験を行った。本引張試験の荷重印加時の荷重／変位曲線において、芯材と導電体間の滑りの発生に起因して変位が一時に増大する変曲点（滑り発生点）が観察される。試験片が変曲点を示す荷重値（複数の変曲点がある場合は初回の変曲点の荷重値）が、試験片加工前のセンサ体の２％伸長に必要な荷重値に対して、１％未満である場合を×、１％以上、２％未満である場合を△、２％以上、３％未満である場合を○、３％以上である場合を◎と評価する。試験は１０つの試験片について行い、その試験値の平均値をもって測定値とする。ただし１０つの測定値の最大値と最小値が平均値に対して±３３％以内に収まらない場合は、別に準備した１０つの試験片を用いて測定をやり直す。【０１２４】
（５）センサ装置の繰り返し引張試験および測定誤差の評価
２５℃の測定は、２５℃に調整された試験室内で試験を実施した。インストロン社製の引張試験機を用い、センサ部材が滑りなく引張試験できるようチャックの締め付け力を調整する。なお、センサ部材の表面に電磁波遮断層が露出している試験片の場合は、試験片とチャック間に０．１３ｍｍ厚みのＰＥＴフィルムを挟み込んで、電磁波遮断層とチャック間の電気的絶縁を取ることが好ましい。一方、センサ部材の表面に絶縁層の被覆がためされ、電磁波遮断層が露出していない試験片の場合には、ＰＥＴフィルムを挟み込むことは必ずしも必要ではなく、チャックによる試験片の締め付けを確実にする目的で、表面に凹凸のテクスチャー加工のためされたチャックを使用し、締め付けの応力を局所集中させることも、必要に応じ、好ましく行われる。【０１２５】
図５のように、全長１２００ｍｍのセンサ部材を用意し、その中央部の一部分を１５０ｍｍ間隔でチャックに緩みなく固定した。一方、１２００ｍｍ長のセンサ部材の両端部は、専用のテストフィクスチャーを接続した市販のＬＣＲメーター（Ｋｅｙｓｉｇｈｔ製）に接続した。センサ部材の接続に関し、センサ体はテストフィクスチャーボックスのデバイス測定用の端子に接続し、電磁波遮断層はテストフィクスチャーのシールドラインに接続した。なお、本接続により、電磁波遮蔽層はテストフィクスチャーのシールドライン（ガードラインの名前で呼ばれる場合もある）を介して、電気的に閉回路を形成している状態になっている。またテストフィクスチャーのシールドラインは接地電位に接続されているため、電磁波遮蔽層も接地電位に接続されている（概念図であるため詳細な接続は省略した）。すなわち引張荷重が負荷される試験部分のセンサ部材長は１５０ｍｍ、荷重負荷されない非試験部分のセンサ部材長は１０５０ｍｍである。そしてＬＣＲメーターにより、周波数１ＭＨｚでセンサ部材のインダクタンスの測定を行った。【０１２６】
中央部１５０ｍｍ長のセンサ部材の引張試験を３ｍｍ／分の変位速度で、荷重印加、除荷を５回繰り返す形で行った。最大伸長率は２％伸長（＋３ｍｍ）、３％伸長（＋４．５ｍｍ）、４％伸長（＋６ｍｍ）の３条件を設定した。【０１２７】
なお、６０℃測定は引張試験機の恒温槽アタッチメントを用いて、恒温槽内の温度安定後に２５℃測定と同じ要領で実施した。【０１２８】
ａ）引張試験機の指示値に基づく伸長率：伸長試験時の各測定点の試験機指示値（１５０ｍｍ＋α）を伸長試験前の初期長（１５０ｍｍ）で除して求めた。値は小数点４ケタ目を四捨五入し、小数点３ケタの数値とした。これをＥ値とする。ここで、Ｅ値はセンサ部材が測定対象とする被測定体の伸長率を意味している。本実施例においてはチャック間距離の伸長率が被測定対象となるが、実際の用途においては測定対象物の伸長率となる。【０１２９】
ｂ）インダクタンス値から算出したセンサ部材の伸長率：伸長試験前のセンサ部材の全長のインダクタンス値×１０５０（ｍｍ）／１２００（ｍｍ）の計算により、非試験部分のインダクタンス値を求めておき、この値を伸長試験時の各測定点のインダクタンス値から差し引いて、試験部分のインダクタンス値とする。そして試験部分のインダクタンス値について、伸長試験前の初期インダクタンス値（Ｌ）を伸長試験後のインダクタンス値（Ｌ‘）で除した値を各測定点で算出し、小数点４ケタ目を四捨五入し、小数点３ケタの数値とした。これをＡ値とする。【０１３０】
さて、前述のコイルの自己インダクタンスの関係式に従い、誤差のない理想的なセンサ装置において、Ａ値の理想値が得られ、Ｅ値＝Ａ値×コイル断面積比（測定点の断面積Ｓ’／伸長前の初期断面積Ｓ）の関係が成り立つが、実測の誤差を評価するため、Ａ値×コイル断面積比（伸長試験後の測定点の断面積Ｓ’／伸長試験前の初期断面積Ｓ）＝ｅ値とし、ｅ値（実測値）とＥ値（理想値）の差分（絶対値）がゼロに近いほど測定誤差が小さく、差分の値が大きいほど測定誤差が大きくした。ここでコイル断面積比は、伸長試験前のコイルの直径と単位長さあたりの巻き数、導電体の厚みと幅、各測定点のコイル伸長率から机上計算した値を用いる。なお、図６に誤差のない理想的なセンサ装置におけるＥ値とｅ値の関係、誤差を有したセンサ装置におけるＥ値とｅ値の関係の一例、について模式的に示した。【０１３１】
測定誤差の評価は、伸長試験の５回目繰り返し時（荷重印加時および除荷時）のＥ値が０．００２〜１．０４の範囲の測定データを対象に、Ｅ値とｅ値の差分（絶対値）の最大値を求め、最大値が小さいほどセンサ部材の測定誤差が少ない（性能がよい）と評価した。なお、本試験は５つの試験片について行い、その測定値の平均値を求める。ただし測定値の最大値と最小値の差が平均値の±２０％以上であった場合には、試験片不良の懸念があると判定し、別の５つの試験片により、試験をやり直す。【０１３２】
（６）センサ装置のクリープ耐久性の評価
（５）の繰り返し引張試験の配置にて、センサ部材を６０℃環境下で、１．５％伸長時の荷重値で２４０分荷重を一定保持し（クリープ試験）、除荷の後、センサ部材に（５）の繰り返し引張試験を実施し、測定誤差を評価した。【０１３３】
［実施例１］
（センサ部材の作成）
芯材は、繊度４４０ｄｔｅｘの共重合芳香族ポリアミド繊維糸条（コポリパラフェニレン‐３、４‘−オキシジフェニレン・テレフタルアミド繊維糸条、帝人株式会社製、「テクノーラ」、長繊維フィラメント構成繊維本数２６７本、繊維束の近似直径約０．２１ｍｍ、比透磁率１．０）を用いた。【０１３４】
導電材は、厚みが約０．０２５ｍｍ、幅が約０．３ｍｍの銀メッキ圧延銅箔を用いた。本導電材の電気抵抗値は約２．４Ω／ｍであった。【０１３５】
繊維糸条を芯材にして、カバーリングマシーンを用いて、当該銀メッキ圧延銅箔線を約２７００Ｔ／ｍの巻数条件で巻回したセンサ体を得た。なお、繊維糸条には撚り加工は施さす、紡糸時の巻き取りボビンをそのままカバーリングマシーンにセットした。得られたセンサ体の平均直径は約０．３ｍｍ、銅箔線はらせん状にほぼ均一のピッチで芯材の外周を巻回しており、銅箔線間の間隙は平均約０．０７ｍｍであった。【０１３６】
なお、巻回後の繊維の撚り状態を確認のため、センサ体の作成後、センサ体に引張張力をかけた状態で、巻回されている導電体を引き剥がして、芯線繊維の撚りピッチ（回／ｍ）を測定したところ、撚りは約１３０Ｔ／ｍ（撚り係数０．８２）であった。【０１３７】
次に、得られたセンサ体を中心軸として、その周囲に、溶融押し出し装置のダイスからオレフィン系の熱可塑性エラストマーを溶融状態でセンサ体の周囲に押し出しコーティングし、センサ体の外周に厚さ０．２５ｍｍの絶縁層を被覆形成した。さらに、絶縁層の外周に、以下の要領で、電磁波遮断層を形成した。【０１３８】
まず、繊度１１０ｄｔｅｘの共重合芳香族ポリアミド繊維糸条（コポリパラフェニレン‐３、４‘−オキシジフェニレン・テレフタルアミド繊維糸条、帝人株式会社製、「テクノーラ」、長繊維フィラメント構成繊維本数４８本、繊維束の近似直径約０．１ｍｍ）の周囲に、カバーリングマシーンを用いて、厚みが約０．０２５ｍｍ、幅が約０．３ｍｍのニッケルメッキ圧延銅箔を約３０００回／ｍの巻数条件で巻回して、繊維を芯材とする導電線を作成した。なお、ニッケルメッキは銅箔の錆対策として効果的であり、電磁波遮断層の導電性（抵抗値）を長期的に安定化する目的で実施している。【０１３９】
この導電線を３２本用い、ブレーディングマシーンを用いて、前述した絶縁層の外周に導電線が編組（ブレーディング）されてなる電磁波遮断層を形成した。この電磁波遮断層の長さ方向の抵抗値は１．３Ω／ｍであった。このようにして、芯材、導電層、絶縁層、電磁波遮断層がこの順に積層された平均直径約１．８ｍｍのセンサ部材を作成した。【０１４０】
芯材素材の評価結果を表１に、本センサ体の評価及びセンサ部材の性能評価結果を表２に示した。
表１、２に示すように、実施例１は、芯材と導電体との間で発生する摩擦力の相対評価が、その他の例と比較して特に優れており、当該構成はセンサ体の製造の安定性や使用時のハンドリングに優れる。また、２５℃、６０℃におけるセンサ部材の測定精度（最大誤差（Ｅ値とｅ値の差分最大値））及び耐久性（クリープ試験後の最大誤差）にも優れており、非破壊かつ連続測定に適していながら、高い繰り返し精度、および厳しい周囲環境下での使用においても、高い信頼性を有する。【０１４１】
［実施例１-１］
実施例１で作成したセンサ部材を中心軸として、さらにその周囲に、溶融押し出し装置のダイスからオレフィン系の熱可塑性エラストマーを溶融状態でセンサ部材の周囲に押し出しコーティングし、厚さ０．２５ｍｍの絶縁性の保護層を被覆形成したセンサ部材を作成した。【０１４２】
本センサ部材は３０℃の海水に２週間浸漬した後でも、外観に変化なく、導電体、電磁波遮断層の電気抵抗値にも殆ど変化が観られなかった。また６０℃８５％ＲＨの高温高湿環境下で１０００時間放置する試験後では、最表層の保護層の色相の変化は観られたが、導電体、電磁波遮断層の電気抵抗値には殆ど変化が観られず、実用上の問題は生じなかった。またさらに、促進紫外線暴露試験（スーパーキセノン試験、紫外線放射照度１８０Ｗ／ｍ２、５００時間）を行った後でも、最表層の保護層の色相の変化は観られたが、導電体、電磁波遮断層の電気抵抗値には殆ど変化が観られず、実用上の問題は生じなかった。【０１４３】
［実施例１-２］
実施例１において、オレフィン系の熱可塑エラストマーによる絶縁層、保護層に代えて、シリコーンゴム加硫物による絶縁層にそれぞれ変更した以外は、実施例１と同様にセンサ部材を作成した。なお、シリコーンゴムによる絶縁層、保護層の形状安定性や耐候性を高める目的で、２次加硫のためのセンサ部材作成後に加熱処理を施した。【０１４４】
本センサ部材は３０℃の海水に２週間浸漬した後でも、外観に変化なく、導電体、電磁波遮断層の電気抵抗値にも殆ど変化が観られなかった。また６０℃８５％ＲＨの高温高湿環境下で１０００時間放置する試験後も最表層の保護層の色相の変化は殆ど観られず、導電体、電磁波遮断層の電気抵抗値にも殆ど変化が観られなかった。また促進紫外線暴露試験（スーパーキセノン試験、紫外線放射照度１８０Ｗ／ｍ２、５００時間）を行った後でも、最表層の保護層の色相の変化は殆ど観られず、導電体、電磁波遮断層の電気抵抗値には殆ど変化が観られず、実用上の問題は生じなかった。【０１４５】
［実施例２］
実施例１において、導電体巻回時の芯材繊維と導電体間の摩擦力による芯材繊維への撚りの付与により、導電体巻回後の芯材繊維に撚りが発生することに鑑み、導電体巻回前の芯材繊維に事前に導電体の巻回方向と逆方向の撚りを与えて、センサ体を作成した。実施例１と同様に撚りを測定したところ、撚りは約５０Ｔ／ｍ（撚り係数０．３１）であった。【０１４６】
芯材素材の評価結果を表１に、本センサ体の評価及びセンサ部材の性能評価結果を表２に示した。
表１、２に示すように、実施例２は、芯材と導電体との間で発生する摩擦力の相対評価が、その他の例と比較して特に優れており、当該構成はセンサ体の製造の安定性や使用時のハンドリングに優れる。また、２５℃、６０℃におけるセンサ部材の測定精度（最大誤差（Ｅ値とｅ値の差分最大値））及び耐久性（クリープ試験後の最大誤差）にも特に優れており、非破壊かつ連続測定に適していながら、高い繰り返し精度、および厳しい周囲環境下での使用においても、極めて高い信頼性を有する。【０１４７】
［実施例３］
実施例１において、導電体に直径０．０８ｍｍのエナメル絶縁層付の銅線（丸線）を用い、１００００Ｔ／ｍの巻数で芯材繊維に巻回して、センサ体とした以外は、実施例１と同様にしてセンサ部材を作成した。銅箔線間の間隙は平均約０．０２ｍｍであった。【０１４８】
芯材素材の評価結果を表１に、本センサ体の評価及びセンサ部材の性能評価結果を表２に示した。
表１、２に示すように、実施例３は、芯材と導電体との間で発生する摩擦力の相対評価が、その他の例と比較して特に優れており、当該構成はセンサ体の製造の安定性や使用時のハンドリングに優れる。また、２５℃、６０℃におけるセンサ部材の測定精度（最大誤差（Ｅ値とｅ値の差分最大値））及び耐久性（クリープ試験後の最大誤差）にも優れており、非破壊かつ連続測定に適していながら、高い繰り返し精度、および厳しい周囲環境下での使用においても、高い信頼性を有する。【０１４９】
［実施例４］
実施例１において、芯材の繊維糸条として、ＰＴＴ繊維のモノフィラメント（旭化成製ＳＯＬＯＴＥＸ、繊度３９０ｄｔｅｘ、繊維束の近似直径約０．１９ｍｍ、比透磁率１．０）を用いた以外は、実施例１と同様にしてセンサ部材を作成した。【０１５０】
芯材素材の評価結果を表１に、本センサ体の評価及びセンサ部材の性能評価結果を表２に示した。
表１、２に示すように、実施例４は、芯材と導電体との間で発生する摩擦力の相対評価が、その他の例と比較して優れており、当該構成はセンサ体の製造の安定性や使用時のハンドリングに優れる。また、２５℃、６０℃におけるセンサ部材の測定精度（最大誤差（Ｅ値とｅ値の差分最大値））及び耐久性（クリープ試験後の最大誤差）にも優れており、非破壊かつ連続測定に適していながら、高い繰り返し精度、および厳しい周囲環境下での使用においても、高い信頼性を有する。【０１５１】
［実施例５］
実施例１において、芯材の繊維糸条として、ＰＥＴ繊維のモノフィラメント（帝人フロンティア製テトロン、繊度２３０ｄｔｅｘ、繊維束の近似直径約０．１５ｍｍ、比透磁率１．０）を用いた以外は、実施例１と同様にしてセンサ部材を作成した。【０１５２】
芯材素材の評価結果を表１に、本センサ体の評価及びセンサ部材の性能評価結果を表２に示した。
表１、２に示すように、実施例５は、芯材と導電体との間で発生する摩擦力の相対評価が、その他の実施例と比較すると若干劣るが、センサ体の製造の安定性や使用時のハンドリングに支障はなかった。また、２５℃、６０℃におけるセンサ部材の測定精度（最大誤差（Ｅ値とｅ値の差分最大値））及び耐久性（クリープ試験後の最大誤差）はその他の実施例と比較すると若干劣るが、用途（測定対象）によっては十分な性能を発揮でき、非破壊かつ連続測定に適していながら、繰り返し精度と信頼性を有する。【０１５３】
［実施例６］
実施例１において、芯材の繊維糸条として、液晶ポリエステル繊維のマルチフィラメント（ＫＢセーレン社製、ゼクシオン、繊度４４０ｄｔｅｘ、繊維束の近似直径約０．２１ｍｍ、比透磁率１．０）を用いた以外は、実施例１と同様にしてセンサ部材を作成した。【０１５４】
芯材素材の評価結果を表１に、本センサ体の評価及びセンサ部材の性能評価結果を表２に示した。
表１、２に示すように、実施例６は、芯材と導電体との間で発生する摩擦力の相対評価が、その他の実施例と比較すると若干劣るが、センサ体の製造の安定性や使用時のハンドリングに支障はなかった。また、２５℃、６０℃におけるセンサ部材の測定精度（最大誤差（Ｅ値とｅ値の差分最大値））及び耐久性（クリープ試験後の最大誤差）はその他の実施例と比較すると若干劣るが、例えば、変位量および／または変位率が少ない用途（測定対象）によっては十分な性能を発揮でき、非破壊かつ連続測定に適していながら、繰り返し精度と信頼性を有する。【０１５５】
［実施例７］
実施例１において、導電体として、厚みが約０．０２９ｍｍ、幅が約０．７ｍｍの銀メッキ圧延銅箔を用い、約１２００Ｔ／ｍの巻数条件で巻回したセンサ体を用いた以外は、実施例１と同様にしてセンサ部材を作成した。銅箔間の間隙は平均約０．１３ｍｍであった。【０１５６】
本センサ部材の性能特性は、試験片５本測定時のＥ値とｅ値の差分測定値の最大値と最小値のバラつきが、実施例１では±９％前後であったのに対し、±１２％前後に増加したが、誤差評価結果については表１、２に示す実施例１のセンサ部材の性能特性と同等であった。【０１５７】
［実施例８］
実施例３において、導電体として、直径０．０５ｍｍのエナメル絶縁層付の銅線（丸線）を用い、１５０００Ｔ／ｍの巻数で芯材繊維に巻回して、センサ体を作成した以外は、実施例３と同様にしてセンサ部材を作成した。銅箔間の間隙は平均約０．０２ｍｍであった。【０１５８】
本センサ部材の性能特性は、試験片５本測定時のＥ値とｅ値の差分測定値の最大値と最小値のバラつきが、実施例３では±７％前後であったのに対し、±１０％前後に増加したが、誤差評価結果については表１、２に示す実施例３のセンサ部材の性能特性と同等であった。【０１５９】
【表１】
2020017068.tif 000003
【０１６０】
【表２】
2020017068.tif 000004
【０１６１】
［比較例１］
実施例１において、芯材の繊維糸条として、ウレタン弾性繊維のマルチフィラメント（旭化成せんい製  ロイカ  繊度９４０ｄｔｅｘ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、センサ部材の作成を試みた。しかしながら、カバーリングマシーンを用いて、導電体を芯材繊維に巻回する工程において、芯材繊維が、カバーリングマシーンでの加工時に印加される張力により、大きく伸びてしまい、ボビン巻き取り、張力を除した時に、芯材繊維のみが大きく収縮し、センサ部材の形態が大きく変化してしまい、その後の工程を進めることが不可能であった。【０１６２】
芯材素材の評価結果を表３に、本センサ体の評価及びセンサ部材の性能評価結果を表４に示した。【０１６３】
［比較例２］
実施例１において、芯材の繊維糸条として、超高分子ポリエチレン繊維のマルチフィラメント（東洋紡製イザナスＳＫ６０、繊度１７６０ｄｔｅｘ、繊維束の近似直径０．５９ｍｍ）を用いた以外は実施例１と同様にしてセンサ部材を作成した。【０１６４】
芯材素材の評価結果を表３に、本センサ体の評価及びセンサ部材の性能評価結果を表４に示した。【０１６５】
［比較例３］
実施例１において、導電体として、厚みが約０．０２９ｍｍ、幅が約０．７ｍｍの銀メッキ圧延銅箔を用い、２００Ｔ／ｍの巻数で芯材繊維に巻回して、センサ体を作成した以外は、実施例３と同様にしてセンサ部材を作成した。銅箔線間の間隙は平均約３．３ｍｍであった。【０１６６】
本センサ部材の性能特性は、試験片５本によるＥ値とｅ値の差分測定値の最大値と最小値のバラつきが、実施例１では±９％前後であったのに対し、±２５〜３５％の範囲となる結果が繰り返されたため、誤差評価ができなかった。【０１６７】
本結果より、本比較例のセンサ部材の繰り返し測定精度は実施例に対し、明確に劣っていると判定した。【０１６８】
［比較例４］
実施例１において、厚みが約０．０２５ｍｍ、幅が約０．３ｍｍの銀メッキ圧延銅箔を２本用い、それぞれを順番に２７００回／ｍの条件で逆方向に巻回して、２層のコイルが積層された状態のセンサ体を作成した以外は、実施例１と同様にしてセンサ部材を作成した。なお、センサ部材の両端部では両導電体は互いにハンダ付けし、電気的接続を取った状態で、計測器に接続した。【０１６９】
本センサ部材の性能特性は、試験片５本によるＥ値とｅ値の差分測定値の最大値と最小値のバラつきが、実施例１では±９％前後であったのに対し、±５０％以上を超える結果が繰り返されたため、誤差評価ができなかった。【０１７０】
本結果より、本比較例のセンサ部材の繰り返し測定精度は実施例に対し、明確に劣っていると判定した。本比較例のセンサ部材は試験中、コイルの電気的特性（インダクタンスや抵抗）が大きく変動するが、この理由は２つの導電体が長さ方向の至る所で互いに接触して導通が生じるためと推定される。【０１７１】
【表３】
2020017068.tif 000005
【０１７２】
【表４】
2020017068.tif 000006
【符号の説明】
【０１７３】
１、芯材  ２、外周部  ３、導電材  ４、絶縁層  ５、電磁波遮断層  ６、ケント紙  ７、試験素材（芯材素材）  ８、接着剤  ９、計測器（ＬＣＲメーター）  １０、テストフィクスチャー  １１、センサ部材  １２、引張試験装置のチャック
【図１】
2020017068.tif 000007
【図２】
2020017068.tif 000008
【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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【国際調査報告】
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