压电传感器和冲突感测方法与流程

本发明涉及感测应力被施加于被测定体的压电传感器和冲突感测方法、以及确定被测定体上的应力被施加的区域的压电传感器和冲突感测方法。

背景技术：

作为用于感测给予物体的冲击、振动或变形的传感器，存在各种传感器。

例如，已知一种振动检测装置，具备根据由振动源造成的变形来发生信号的感压传感器、以及通过所述感压传感器的信号来判定振动源的判定单元，所述感压传感器与接受变形的面相向地配置，并且是长的柔软的线状而形成许多曲部而成（例如，参照专利文献1。）。

例如，已知一种冲突位置检测装置，具备由于冲突发生电压的压电元件、检测由于向所述压电元件的冲突而发生的信号的信号检测单元、以及从由所述信号检测单元所检测的信号确定向压电元件的冲突位置的处理单元，所述压电元件是具备长的压电体和传达所述压电体发生的信号的1对导电体的长压电元件，所述信号检测单元检测从所述长压电元件的前端发生的前端信号和从所述长压电元件的后端发生的后端信号双方，所述处理单元从所述前端信号与后端信号的信号发生时间差确定压电元件的冲突位置（例如，参照专利文献2。）。

例如，已知一种冲击记录传感器，利用规定的设备所设定的压电体发生的起电压来感测对该设备的冲击的施加，所述冲击记录传感器具备具有所述压电体并接受所述冲击的施加而发生由该压电体产生的起电压的检测部、以及基于所述起电压来检测并记录对所述设备的冲击的施加和冲击施加水平的记录部而成（例如，参照专利文献3。）。

例如，已知一种物理量测定记录装置，具备：在感测到物理量的变化使电动势发生的发电单元、利用从所述发电单元供给的电力测定所述物理量的物理量测定单元、以及利用从所述发电单元供给的电力记录所述测定的物理量的记录单元（例如，参照专利文献4。）。

例如，已知一种用于判定移动物体例如棒球球命中目标的哪个区域的装置，作为判定体使用压电薄膜（例如，参照专利文献5。）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-351781号公报

专利文献2：国际公开第2013/165011号

专利文献3：日本特开2004-163182号公报

专利文献4：日本特开2006-90960号公报

专利文献5：日本特开平3-238356号公报。

技术实现要素：

发明要解决的课题

设置传感器的被测定体的形状不限于平面或单纯的曲面，还存在具有包括凹凸的复杂的形状的被测定体，有时在传感器的设置中伴随困难。此外，例如，在使用点传感器的情况下，为了确定冲突的位置，需要设置许多点传感器。因此，期望能够感测对各种形状的物体的冲突并且能够用较少的传感器数感测可能在广范围发生的冲突的位置的构造容易且低价格的压电传感器的开发。

用于解决课题的方案

本发明人们发现了，能够在被测定体近旁配置至少1个线状压电元件，基于在各线状压电元件中发生的电气信号来感测应力被施加于被测定体，而实现了本发明。

此外，本发明人们发现了，能够在被测定体近旁，配置至少2个线状压电元件，基于在各线状压电元件中发生的电气信号的大小超过规定的阈值的定时来确定被测定体上的应力被施加的区域，而实现了本发明。

此外，本发明人们发现了，能够在被测定体近旁，配置至少2个线状压电元件，基于在各线状压电元件中发生的电气信号的大小来确定被测定体上的应力被施加的区域，而实现了本发明。

即，本发明包含以下的发明。

1.一种压电传感器，其中，具备：配置在被测定体近旁的至少2个线状压电元件，其中，所述线状压电元件根据施加于所述线状压电元件的应力而发生电气信号；信号检测部，检测在各所述线状压电元件中发生的电气信号；超过判定部，按每个所述线状压电元件判定所述信号检测部检测到的电气信号的大小是否超过规定的阈值；定时记录部，记录由所述超过判定部判定为所述电气信号的大小超过所述规定的阈值时的所述线状压电元件的超过的定时；以及区域确定部，基于所述定时记录部所记录的所述线状压电元件的超过的定时来确定所述被测定体上的应力被施加的区域。

2.上述1所述的压电传感器，其中，还具备应力计算部，所述应力计算部基于所述信号检测部检测到的电气信号的大小来计算施加于所述线状压电元件的应力的大小。

3.上述1或2所述的压电传感器，其中，所述信号检测部检测电流值作为在各所述线状压电元件中发生的电气信号的大小，所述超过判定部按每个所述线状压电元件判定所述信号检测部检测到的所述电气信号的电流值是否超过规定的阈值，所述定时记录部记录由所述超过判定部判定为所述电气信号的电流值超过所述规定的阈值时的所述线状压电元件的定时。

4.上述1～3任一项所述的压电传感器，其中，所述定时记录部记录各所述线状压电元件的超过顺序来作为在由所述超过判定部判定为所述电气信号的大小超过所述规定的阈值时记录的所述线状压电元件的定时，所述区域确定部基于所述定时记录部所记录的所述线状压电元件的超过顺序来确定所述被测定体上的应力被施加的区域。

5.一种压电传感器，其中，具备：配置在被测定体近旁的至少1个线状压电元件，其中，所述线状压电元件根据施加于所述线状压电元件的应力来发生电气信号；信号检测部，检测在所述线状压电元件中发生的电气信号；超过判定部，判定所述信号检测部检测到的电气信号的大小是否超过规定的阈值；以及施加判定部，在由所述超过判定部判定为所述电气信号的大小超过所述规定的阈值时，判定为应力被施加于所述被测定体。

6.上述5所述的压电传感器，其中，还具备应力计算部，所述应力计算部基于所述信号检测部检测到的电气信号的大小来计算施加于所述线状压电元件的应力的大小。

7.上述1～6任一项所述的压电传感器，其中，所述线状压电元件通过伸长变形输出电气信号。

8.上述1～7任一项所述的压电传感器，其中，所述线状压电元件是具有由导电性纤维形成的芯部和以包覆所述芯部的方式由组纽状的压电性纤维形成的鞘部的组纽状压电元件。

9.上述8所述的压电传感器，其中，所述压电性纤维是作为主要成分包括使取向轴为3轴时的压电常数d14的绝对值具有0.1pc/n以上1000pc/n以下的值的晶体性高分子的压电性高分子，所述压电性高分子相对于由该压电性高分子包覆的所述芯部的中心轴的方向的取向角度为15°以上75°以下，所述压电性高分子包括作为主要成分包括压电常数d14的值为正的晶体性高分子的p体和作为主要成分包括负的晶体性高分子的n体，针对所述中心轴具有1cm的长度的部分，使取向轴沿z扭转方向卷起螺旋而配置的该p体的质量为zp、使取向轴沿s扭转方向卷起螺旋而配置的该p体的质量为sp、使取向轴沿z扭转方向卷起螺旋而配置的该n体的质量为zn、使取向轴沿s扭转方向卷起螺旋而配置的该n体的质量为sn、使（zp+sn）和（sp+zn）之中的小的那方为t1、使大的那方为t2时，t1/t2的值为0以上0.8以下。

10.一种冲突感测方法，确定被测定体上的应力被施加的区域，其中，所述冲突感测方法具备：信号检测步骤，在其中按每个所述线状压电元件检测由于针对配置在被测定体近旁的至少2个线状压电元件施加应力而发生的电气信号；超过判定步骤，在其中按每个所述线状压电元件判定在所述信号检测步骤中检测到的电气信号的大小是否超过规定的阈值；定时记录步骤，在其中记录在所述超过判定步骤中判定为所述电气信号的大小超过所述规定的阈值时的所述线状压电元件的超过的定时；以及区域确定步骤，在其中基于在所述定时记录步骤中记录的所述线状压电元件的定时来确定所述被测定体上的应力被施加的区域。

11.上述10所述的冲突感测方法，其中，还具备应力计算步骤，在其中基于在所述信号检测步骤中检测到的电气信号的大小来计算施加于所述线状压电元件的应力的大小。

12.上述10或11所述的冲突感测方法，其中，在所述信号检测步骤中，检测电流值作为在各所述线状压电元件中发生的电气信号的大小，在所述超过判定步骤中，按每个所述线状压电元件判定在所述信号检测步骤中检测到的所述电气信号的电流值是否超过规定的阈值，在所述定时记录步骤中，记录在所述超过判定步骤中判定为所述电气信号的电流值超过所述规定的阈值时的所述线状压电元件的定时。

13.上述10～12任一项所述的冲突感测方法，其中，在所述定时记录步骤中，记录各所述线状压电元件的超过顺序来作为在所述超过判定步骤中判定为所述电气信号的大小超过所述规定的阈值时记录的所述线状压电元件的定时，在所述区域确定步骤中，基于在所述定时记录步骤中记录的所述线状压电元件的超过顺序来确定所述被测定体上的应力被施加的区域。

14.一种冲突感测方法，感测被测定体中的应力被施加，其中，所述冲突感测方法具备：信号检测步骤，在其中检测由于针对配置在被测定体近旁的至少1个线状压电元件施加应力而发生的电气信号；超过判定步骤，在其中判定在所述信号检测步骤中检测到的电气信号的大小是否超过规定的阈值；以及施加判定步骤，在其中在所述超过判定步骤中判定为所述电气信号的大小超过所述规定的阈值时判定为应力被施加于所述被测定体。

15.上述14所述的冲突感测方法，其中，还具备应力计算步骤，在其中基于在所述信号检测步骤中检测到的电气信号的大小来计算施加于所述线状压电元件的应力的大小。

发明效果

根据本公开的一个方式，能够实现能够感测对各种形状的物体的冲突并且能够用较少的传感器数感测可能在广范围内发生的冲突的位置的构造容易且低价格的压电传感器。关于本方式的压电传感器，不需要特殊的工序，能够用简易的工序来制造，生产性良好。

此外，构成压电传感器的传感器部分的线状压电元件富有柔软性，因此，容易配合被测定体的形状来设置，能够作为针对各种被测定体的冲突传感器或应力感测传感器来利用。例如，在铁路领域中，能够在用于检测铁路站的检票口的通过人员的传感器或用于检测列车的各车辆或站的站台的混乱情形的传感器等中使用本方式的压电传感器。作为与此同样的用法，例如能够将本方式的压电传感器用作用于感测店铺或公共设施等中的混乱情形的传感器。此外，例如，在机动车、铁路、船舶、航空（包括无人机）等的输送领域中，还能够通过在对象物的各处设置本方式的压电传感器来在冲突时容易地取得更多种类的数据。此外，在机动车内的座席或方向盘设置本方式的压电传感器来感测驾驶者的急病这样的利用也是可能的。

附图说明

图1是示出一个实施方式的压电传感器的基本结构的示意图。

图2是说明在本实施方式中使用的线状压电元件的变形速度的图。

图3是示出图2所示的线状压电元件的伸长所导致的变形与信号强度的关系的图，（a）示出变形速度与信号强度（电流值）的关系，（b）示出变形部分的位置与信号强度（电流值）的关系。

图4是说明本实施方式中的定时记录部所进行的超过的定时的记录的图。

图5是示出图1的压电传感器所进行的冲突感测方法的工作流程的流程图。

图6的（a）～（d）是说明在本实施方式中纵横分别等间隔地配置5个线状压电元件的情况下的、应力被施加的区域的确定的图。

图7的（a）～（d）是说明等间隔呈格子状配置以往的点传感器来确定应力被施加的区域的例子的图。

图8的（a）～（d）是说明比图7的情况更密（最密）地等间隔呈格子状配置以往的点传感器来确定应力被施加的区域的例子的图。

图9是比较使用图6～图8说明的本实施方式的压电传感器与以往的点传感器的配置个数的图。

图10是针对使用图6～图8说明的本实施方式的压电传感器与以往的点传感器比较配置个数和确定可能面积的图。

图11是示出在本实施方式中纵横分别呈格子状等间隔配置4个线状压电元件的压电传感器的实际的照片的图，（a）示出被测定体的外观（表面），（b）示出被测定体的背面。

图12是示出对图11所示的压电传感器被固定的被测定体使铁球落下时的各线状压电元件中发生的电气信号的电压值的一例的图。

图13的（a）～（e）是示出对图11所示的压电传感器被固定的被测定体使铁球落下到各种位置时的区域的确定结果的图。

图14是示出对图11所示的压电传感器被固定的被测定体使铁球落下到各种位置时的区域中感测到的应力的大小的测定结果的图，（a）示出由沿纵方向并排配置的ch1～ch4的线状压电元件所检测的冲突能量，（b）示出由沿横方向并排配置的ch5～ch8的线状压电元件所检测的冲突能量。

图15是示出在本实施方式中将8个线状压电元件之中2个配置为コ字形的压电传感器的实际的照片的图，（a）示出被测定体的外观（表面），（b）示出被测定体的背面。

图16是示出图15的被测定体上的压电传感器的配置位置的图。

图17是示出对图15所示的压电传感器被固定的被测定体使铁球落下时的各线状压电元件中发生的电气信号的电压值的一例的图。

图18的（a）和（b）是示出对图15所示的压电传感器被固定的被测定体使铁球落下到各种位置时的区域的确定结果的图。

图19是示出被测定体的非平面上的线状压电元件的配置例的图。

图20是示出另一实施方式的压电传感器的基本结构的示意图。

图21是示出图20的压电传感器所进行的冲突感测方法的工作流程的流程图。

图22是示出实施方式的组纽（kumihimobraid）状压电元件的结构例的示意图。

图23是说明取向角度θ的计算方法的示意图。

图24的（a）～（c）是实施方式的组纽状压电元件的截面照片。

图25是例示向图20和图21的实施方式的线状压电元件赋予振动时发生的电气信号的图。

图26是例示向图20和图21的实施方式的线状压电元件赋予振动时发生的电气信号的极性的图。

具体实施方式

以下，参照附图来对压电传感器和冲突感测方法进行说明。在各附图中，对同样的构件标注同样的参照符号。此外，设为在不同的附图中被标注相同的参照符号意味着是具有相同功能的构成要素。再有，为了使理解容易，在这些附图中，适当变更比例尺。

（压电传感器的基本结构）

图1是示出一个实施方式的压电传感器的基本结构的示意图。压电传感器1000具备线状压电元件101、信号检测部102、超过判定部103、定时记录部104和区域确定部105。此外，作为选项，压电传感器1000具备基于信号检测部102检测到的电气信号的大小来计算施加于线状压电元件101的应力的大小的应力计算部106。

线状压电元件101根据所施加的应力而发生电气信号。当向被测定体施加应力（冲击）时（也包括向线状压电元件101直接施加应力的情况），在线状压电元件101中产生伸长所导致的变形。由于该伸长变形，在线状压电元件101中发生电气信号。在作为冲突的测定对象的被测定体的近旁配置至少2个线状压电元件101。这至少2个线状压电元件101无论怎样配置都可以，例如，既可以以呈大致十字状交叉的方式配置，也可以彼此隔着间隔来配置。对构成线状压电元件101的素材和配置的具体例进行后述。构成压电传感器的传感器部分的线状压电元件富有柔软性，因此，容易配合被测定体的形状来设置，能够作为对各种被测定体的冲突传感器或应力感测传感器进行利用。

在此，参照图2和图3来说明在根据本实施方式的压电传感器中使用的、由于伸长而发生电气信号的线状压电元件101的电气特性。图2是说明在本实施方式中使用的线状压电元件的变形速度的图。在本实施方式中，作为线状压电元件101，使用不管其长度、伸长发生的位置如何而伸长所导致的变形速度都是一定的线状压电元件。如图2所示，准备本实施方式中使用的长短2个线状压电元件101，对每一个，进行如下的实验，即：通过夹具把持一定距离间，经由连接器121连接到信号检测部102，对被测定体沿线方向给予伸长，测定此时发生的信号强度（电流值）。图3是示出图2所示的线状压电元件的伸长所导致的变形与信号强度的关系的图，（a）示出变形速度与信号强度（电流值）的关系，（b）示出变形部分的位置与信号强度（电流值）的关系。关于本实施方式中使用的线状压电元件101，如图3（a）所示，线状压电元件101的伸展变形速度与信号强度（电流值）成比例，如图3（b）所示，不管伸长变形发生的位置（以离连接器21的距离表示）如何，信号强度（电流值）都大致是一定的。像这样，在本实施方式中，作为线状压电元件101，优选使用不管其长度、伸长发生的位置如何相对于伸长所导致的变形速度的信号强度都是一定的线状压电元件。再有，在线状压电元件101的伸长时发生的电气信号和线状压电元件101的压缩时发生的电气信号中，极性（正负）反转。此外，也可以用相对于伸长所导致的变形速度的信号强度不是一定的线状压电元件来实现线状压电元件101，在该情况下，只要在超过运算部103的前级设置预先测定针对该线状压电元件的与伸长对应的变形速度和信号强度的关系并且基于该测定结果将与各位置中的伸长的情形对应的变形速度换算为一定的信号强度并输出的事前校正运算部即可。

当使说明回到图1时，信号检测部102检测各线状压电元件101中发生的电气信号。信号检测部102检测例如电流值或电压值等来作为各线状压电元件中发生的电气信号的大小。再有，虽然线状压电元件101和信号检测部102可以直接连接，但是，也可以经由放大信号强度的放大器或滤波器等（未图示）连接。此外，例如，作为各线状压电元件中发生的电气信号的大小，不仅可以使用电流值或电压值等那样的信号强度本身，还可以使用这些值的微分值或其他运算值。例如，如果是微分值，则能够精度良好地取得急剧的电气信号的变化，或者如果是积分值，则能够进行基于变形的大小的解析。进而，还能够通过频率解析来取得各线状压电元件101或装入各线状压电元件101的被测定体和/或被测定体被固定的物体的损伤或劣化的状态相关的信息。例如，在被测定体的一部分缺损的情况下，存在固有频率变化的情况，在产生被测定体的内部剥离或损伤的情况下存在能见到正常时见不到的频率分量的情况。当然，可以通过机器学习那样的手法来找出各线状压电元件101或装入各线状压电元件101的被测定体事象或状态等与各线状压电元件101的输出波形的关系性。

超过判定部103按每个线状压电元件101判定信号检测部102检测到的电气信号的大小是否超过规定的阈值，定时记录部104记录由超过判定部103判定为电气信号的大小超过规定的阈值时的线状压电元件101的超过的定时。由定时记录部104记录的线状压电元件101的超过的定时被储存在存储器（未图示）中。

例如，在假设信号检测部102检测电流值来作为各线状压电元件101中发生的电气信号的大小的情况下，超过判定部103按每个线状压电元件判定信号检测部检测到的电流值是否超过规定的阈值，定时记录部104记录由超过判定部103判定为电气信号的大小超过规定的阈值时的线状压电元件101的定时。

再有，定时记录部104可以记录各线状压电元件101的超过顺序来作为由超过判定部103判定为电气信号的大小超过规定的阈值时记录的线状压电元件101的定时。此外，或者，可以记录由超过判定部103判定为电气信号的大小超过规定的阈值的线状压电元件101的时间差来作为定时记录部104记录的线状压电元件101的定时。

在此，更具体地说明记录超过顺序来作为定时记录部104记录的各线状压电元件101的超过的定时的例子。

图4是说明本实施方式中的定时记录部所进行的超过的定时的记录的图。在图4中，横轴示出时间［s］，纵轴示出由信号检测部102检测的线状压电元件101中发生的电气信号的大小。考虑在时刻t1时向配置了4个线状压电元件101（在图4中，用ch1、ch2、ch3和ch4表示。）的被测定体施加应力的情况。在图4中，假定应力被施加的位置与线状压电元件101之间的距离按ch1、ch2、ch3、ch4的顺序变长。应力被施加的位置与各线状压电元件101之间的距离分别不同，但是，该不同出现在线状压电元件101中发生的电气信号的波形中。存在如下的倾向，即：应力被施加的位置与各线状压电元件101之间的距离越远，为了变形传播越花时间，此外，变形的最大值也越小。在图4所示的例子中，在时刻t1施加应力时，ch1的线状压电元件101的电气信号在时刻t2超过规定的阈值，ch2的线状压电元件101的电气信号在时刻t3超过规定的阈值，ch3的线状压电元件101的电气信号在时刻t4超过规定的阈值，ch4的线状压电元件101的电气信号在时刻t5超过规定的阈值。因此，定时记录部104记录“ch1、ch2、ch3、ch4”来作为线状压电元件101的超过顺序。在图4中的说明中在来自4个线状压电元件的信号中采用相同的阈值，但是，也可以按各线状压电元件101每个个别地设定阈值，或者，还可以依赖于时间或状态使阈值变化。

当再次使说明回到图1时，区域确定部105基于定时记录部104所记录的线状压电元件的超过的定时来确定被测定体上的应力被施加的区域。

在记录超过顺序来作为定时记录部104记录的各线状压电元件101的超过的定时的情况下，区域确定部105基于定时记录部104所记录的线状压电元件101的超过顺序来确定被测定体上的应力被施加的区域。在该情况下，区域确定部105例如在其内部具有边界线规定部111和区域确定部112。作为其变形例，还可以不在区域确定部105内设置边界线规定部111，而从外部向区域确定部105提供事前决定的边界线。此外，在传播速度不是均匀或传感器的配置很复杂的情况下，可以根据其用法的位置精度的需要性来适当决定。

边界线规定部111将离基于定时记录部104所记录的线状压电元件101的超过顺序而判定为超过的线状压电元件101和判定为在该线状压电元件101的超过的接下来超过的线状压电元件101处于等距离的点的集合规定为边界线。

区域确定部112将具有由边界线规定部111规定的边界线并且包括判定为第一最初超过的线状压电元件101的区域确定为应力被施加的区域。对边界线规定部111和区域确定部112所进行的区域确定的具体例进行后述。

图5是示出图1的压电传感器所进行的冲突感测方法的工作流程的流程图。首先，在步骤s201中，信号检测部102按每个线状压电元件101检测由于对在被测定体近旁彼此隔着间隔而配置的至少2个线状压电元件101施加应力而发生的电气信号。接下来，在步骤s202中，超过判定部103按每个线状压电元件101判定信号检测部102检测到的电气信号的大小是否超过规定的阈值。接下来，步骤s203中，定时记录部104记录判定为电气信号的大小超过规定的阈值时的线状压电元件的定时。接下来，在步骤s204中，基于在定时记录部104中记录的线状压电元件101的定时来确定被测定体上的应力被施加的区域。再有，在作为选项压电传感器1000具备应力计算部106的情况下，在步骤s204中的区域确定部所进行的区域确定处理完成的阶段中，对被测定体上的应力被施加的区域执行基于信号检测部102检测到的电气信号的大小来计算施加于线状压电元件101的应力的大小的应力计算处理。

特别地，在使定时记录部104记录的线状压电元件101的定时为超过顺序的情况下，确定区域的步骤s204具有步骤s204-1和步骤s204-2。在步骤s204-1中，边界线规定部111将离基于定时记录部104所记录的线状压电元件101的超过顺序而判定为超过的线状压电元件101和判定为在该线状压电元件101的超过的接下来超过的线状压电元件101处于等距离的点的集合规定为边界线。在步骤s204-2中，区域确定部112将具有由边界线规定部111规定的边界线并且包括判定为第一最初超过的线状压电元件101的区域确定为应力被施加的区域。

接下来，在使定时记录部104记录的线状压电元件101的定时为超过顺序的情况下，对边界线规定部111和区域确定部112所进行的区域确定的具体例进行说明。

图6是说明在本实施方式中纵横分别等间隔地配置5个线状压电元件的情况下的、应力被施加的区域的确定的图。在图6中，5个线状压电元件101（用ch1、ch2、ch3、ch4和ch5表示。）沿横方向以间隔a并排配置，与其正交，5个线状压电元件101（用ch6、ch7、ch8、ch9和ch10表示。）沿纵方向以间隔a并排配置。在像这样以间隔a配置线状压电元件101的情况下，每单位面积的线状压电元件101的个数是“2/a”。在图6中，用星形记号“☆”表示应力被施加的位置（例如物体冲突的被测定体上的位置），对通过等间隔地正交的合计10个线状压电元件101来确定包括该位置“☆”的区域的情况进行说明。假设应力的施加所导致的变形的传播速度大致是均匀的。

当向星形记号“☆”的位置施加应力时，变形从该位置徐徐地传播，如图6（a）所示，针对处于第一靠近星形记号“☆”的位置的ch8的线状压电元件101，判定为其电气信号（ch8的线状压电元件101中发生的电气信号）超过规定的阈值。以下，为了使说明简明，将“判定为线状压电元件101中发生的电气信号超过规定的阈值”换种说法为“线状压电元件101感测到变形”。

如图6（a）所示，可知ch6、ch7、ch8、ch9、ch10这5个线状压电元件101之中的ch8的线状压电元件101第一个感测到变形，由此，使离ch8的线状压电元件101处于等距离的点的集合为边界线h11和h12，在由边界线h11和边界线h12包围并且包括第一个感测到变形的ch8的线状压电元件101的区域内包括应力被施加的位置“☆”。接在ch8的线状压电元件101中变形感测之后，ch1、ch2、ch3、ch4、ch5这5个线状压电元件101之中的处于第一靠近星形记号“☆”的位置的ch3的线状压电元件101感测到变形。由此，可知使离ch3的线状压电元件101处于等距离的点的集合为边界线h21和h22，在由边界线h21和边界线h22包围并且包括第二个感测到变形的ch3的线状压电元件101的区域内包括应力被施加的位置“☆”。因此，如图6（a）所示，确定了由第一个感测到变形的ch8的线状压电元件101确定的区域（由边界线h11和边界线h12包围并且包括第一个感测到变形的ch8的线状压电元件101的区域）和由第二个感测到变形的ch3的线状压电元件101确定的区域（由边界线h21和边界线h22包围并且包括第二个感测到变形的ch3的线状压电元件101的区域）所重叠的区域即“由边界线h11、边界线h12、边界线h21和边界线h22包围的区域”是包括应力被施加的位置“☆”的区域。因此，能够用ch8的线状压电元件101和ch3的线状压电元件101在不考虑感测顺序的情况下进行位置确定的区域的面积是“a²”。

此外，ch8的线状压电元件101比ch3的线状压电元件101更早感测到变形，而该线状压电元件101的变形的感测顺序（换言之，超过规定的阈值的顺序）意味着“区域ch8的线状压电元件101比ch3的线状压电元件101靠近”应力被施加的位置“☆”。因此，当考虑该线状压电元件101的变形的感测顺序（即，超过规定的阈值的顺序）时，能够进一步确定（限定）应力被施加的位置“☆”。即，如图6（b）所示，确定了“由边界线h11、边界线h12、边界线h21和边界线h22包围的区域”之中的、使离第一个感测到变形的ch8的线状压电元件101和第二个感测到变形的ch3的线状压电元件101处于等距离的点的集合为边界线（用h31和h32表示。）并且包括第一个感测到变形的ch8的线状压电元件101的区域是包括应力被施加的位置“☆”的区域（在图6（b）中较浓地着色的区域）。因此，能够用第一个感测到变形的ch8的线状压电元件101和第二个感测到变形的ch3的线状压电元件101进行位置确定的区域的面积是“0.5×a²”。

当时间从向星形记号“☆”的位置施加应力进一步经过时，如图6（c）所示，在ch3的线状压电元件101中变形感测之后，处于第三靠近星形记号“☆”的位置的ch4的线状压电元件101感测到变形。由此，确定了在图6（b）中确定的区域之中的、靠近第三个感测到变形的ch4的线状压电元件101的侧的区域（在图6（c）中同心圆被描画的侧的区域）内包括应力被施加的位置“☆”。因此，能够用第一个感测到变形的ch8的线状压电元件101、第二个感测到变形的ch3的线状压电元件101和第三个感测到变形的ch4的线状压电元件101进行位置确定的区域的面积是“0.25×a²”。

当时间从图6（c）的状态进一步经过时，如图6（d）所示，在ch4的线状压电元件101中变形感测之后，处于第四靠近星形记号“☆”的位置的ch7的线状压电元件101感测到变形。由此，确定了在图6（c）中确定的区域之中的、靠近第四个感测到变形的ch7的线状压电元件101的侧的区域（在图6（d）中同心圆被描画的侧的区域）内包括应力被施加的位置“☆”。因此，能够用第一个感测到变形的ch8的线状压电元件101、第二个感测到变形的ch3的线状压电元件101、第三个感测到变形的ch4的线状压电元件101和第四个感测到变形的ch7的线状压电元件101进行位置确定的区域的面积是“0.125×a²”。

在图6（d）的状态以后，只要线状压电元件101能感测到变形，就也能够徐徐地使包括应力被施加的位置“☆”的区域变窄。线状压电元件101的配置间隔越短，或线状压电元件101的个数越多，则应力被施加的位置“☆”的确定精度越高。

接下来，针对本实施方式的压电传感器和以往的点传感器的配置个数进行比较讨论。在此所说的点传感器意味着感测该点的振动的传感器，与将与线平行的位置作为变形感测区域的线状传感器（线传感器）不同。

图7是说明等间隔呈格子状配置以往的点传感器来确定应力被施加的区域的例子的图。在图7中，点传感器用“黑色圆”表示，点传感器以间隔a呈格子状地等间隔配置。在这样的配置的情况下，每单位面积的点传感器的个数是“1/a²”。

如图7（a）所示，向星形记号“☆”的位置施加应力时，如图7（b）所示，处于第一靠近星形记号“☆”的位置的点传感器a1感测到变形。因此，能够用第一个感测到变形的点传感器a1位置确定的区域的面积是“a²”。当时间进一步经过时，如图7（c）所示，处于第二靠近星形记号“☆”的位置的点传感器a2感测到振动。因此，能够用第一个感测到振动的点传感器a1和处于第二靠近的位置的点传感器a2位置确定的区域的面积是“0.25×a²”。当时间进一步经过时，如图7（d）所示，处于第三靠近星形记号“☆”的位置的点传感器a3感测到振动。因此，能够用第一个感测到振动的点传感器a1、处于第二靠近的位置的点传感器a2和处于第三靠近的位置的点传感器a3位置确定的区域的面积是“0.125×a²”。

图8说明比图7的情况更密（最密）地等间隔呈格子状配置以往的点传感器来确定应力被施加的区域的例子的图。在图8中，点传感器用“黑色圆”表示，点传感器以间隔a呈格子状地等间隔配置。在这样的配置的情况下，每单位面积的线状压电元件101的个数是“（2/√3）×a²”即“约1.15×a²”。

如图8（a）所示，向星形记号“☆”的位置施加应力时，如图8（b）所示，处于第一靠近星形记号“☆”的位置的点传感器b1感测到振动。因此，能够用第一个感测到振动的点传感器b1位置确定的区域的面积是“（√3/2）×a²”即“约0.87×a²”。当时间进一步经过时，如图8（c）所示，处于第二靠近星形记号“☆”的位置的点传感器b2感测到振动。因此，能够用第一个感测到振动的点传感器b1和处于第二靠近的位置的点传感器b2位置确定的区域的面积是“（√3/12）×a²”即“约0.14×a²”。当时间进一步经过时，如图8（d）所示，处于第三靠近星形记号“☆”的位置的点传感器b3感测到振动。因此，能够用第一个感测到振动的点传感器b1、处于第二靠近的位置的点传感器b2和处于第三靠近的位置的点传感器b3位置确定的区域的面积是“（√3/24）×a²”即“约0.07×a²”。

图9是比较使用图6～图8说明的本实施方式的压电传感器与以往的点传感器的配置个数的图。在图9中，横轴示出测定宽度相对于传感器间隔的比例，纵轴示出位置确定所需的传感器的个数。此外，图10是针对使用图6～图8说明的本实施方式的压电传感器与以往的点传感器而比较配置个数和确定可能面积的图。如从图9和图10可知，知晓了与以往的点传感器的情况相比，本实施方式的压电传感器能够减少每单位面积的传感器的配置个数，而能够用较少的传感器的个数确定应力被施加的位置。

接下来，参照图11～图18来说明在本实施方式中纵横分别等间隔地配置4个线状压电元件的情况下的、应力被施加的区域的确定的实验结果。图11～图14关于纵横分别呈格子状等间隔地配置4个线状压电元件的实验，图15～图18关于将7个线状压电元件之中的2个配置为コ字形的实验。被测定体为碳素纤维强化塑料（cfrp），其尺寸为1000mm×1000mm×5mm。此外，固定被测定体的台子的框内尺寸为910mm×910mm。此外，在被测定体与线状压电元件101的固定中使用粘着带。

图11是示出在本实施方式中纵横分别呈格子状等间隔配置4个线状压电元件的压电传感器的实际的照片的图，（a）示出被测定体的外观（表面），（b）示出被测定体的背面。如图11（b）所示，ch1～ch8的线状压电元件101通过长度880mm的粘着带固定在由碳素纤维强化塑料构成的被测定体的、图11（a）中用粗点线所示的位置的背侧。各线状压电元件101的长度是880mm，线状压电元件101的配置间隔为180mm。

图12是示出针对图11所示的压电传感器被固定的被测定体使铁球落下时的各线状压电元件中发生的电气信号的电压值的一例的图。在图12中，横轴示出时间［s］，纵轴示出各线状压电元件101中发生的电气信号的电压值。

图13是示出针对图11所示的压电传感器被固定的被测定体使铁球落下到各种位置时的区域的确定结果的图。在图13中，用黑圆表示应力被施加的位置。此外，在图13中，粗实线示意性地示出了沿纵方向并排配置的ch1～ch4的线状压电元件101的反应时间（即从铁球落下起到线状压电元件101感测到变形为止的时间），其示出了该粗实线相对于横轴越处于上侧，反应时间越短。与此同样，用粗虚线示意性地示出了沿横方向并排配置的ch5～ch8的线状压电元件101的反应时间（即从铁球落下起到线状压电元件101感测到变形为止的时间），其示出了该粗虚线相对于纵轴越处于右侧，则反应时间越短。如图13（a）～图13（e）所示，可知，在本实施方式中，无论铁球针对被测定体落下到怎样的位置而施加应力，在铁球的落下位置和从铁球落下起到线状压电元件101感测到变形为止的时间中存在相关关系。这是按ch1～ch8的线状压电元件101中的每个检测从铁球落下起到线状压电元件101感测到变形为止的时间并且基于其感测顺序（换言之，超过规定的阈值的顺序））来确定应力被施加的区域的本实施方式的有效性示出的。代替ch1～ch8的线状压电元件101的变形的感测顺序，基于从施加应力起判定为电气信号的大小超过规定的阈值的线状压电元件101的时间差的从短到长的顺序，也能够同样地确定应力被施加的区域。

图14是示出针对图11所示的压电传感器被固定的被测定体使铁球落下到各种位置时的区域中感测到的应力的大小的测定结果的图，图14（a）示出由沿纵方向并排配置的ch1～ch4的线状压电元件所检测的冲突能量，图14（b）示出由沿横方向并排配置的ch5～ch8的线状压电元件所检测的冲突能量。基于铁球的重量和冲突时的铁球速度来计算这些冲突能量。如从图14（a）和图14（b）可知，知晓了由于应力的施加而发生的线状压电元件101的电气信号的大小与能够用各线状压电元件101感测到变形的区域中感测到的冲突能量成比例。因此，根据本实施方式，能够用应力计算部106基于电气信号的大小来计算施加于线状压电元件101的应力的大小。

图15是示出在本实施方式中将8个线状压电元件之中2个配置为コ字形的压电传感器的实际的照片的图，图15（a）示出被测定体的外观（表面），图15（b）示出被测定体的背面。此外，图16是示出图15的被测定体上的压电传感器的配置位置的图。如图15（b）所示，ch1～ch8的线状压电元件101通过粘着带固定在由碳素纤维强化塑料构成的被测定体的、图15（a）中用粗点线所示的位置的背侧。各线状压电元件101的长度是880mm，线状压电元件101的配置间隔为180mm。如图15（a）和图15（b）所示，以能够针对区域m的部分更正确地进行区域确定为意图，将ch2和ch3的线状压电元件101配置为コ字形。

图17是示出针对图15所示的压电传感器被固定的被测定体使铁球落下时的各线状压电元件中发生的电气信号的电压值的一例的图。在图17中，横轴示出时间［s］，纵轴示出各线状压电元件101中发生的电气信号的电压值。

图18是示出针对图15所示的压电传感器被固定的被测定体使铁球落下到各种位置时的区域的确定结果的图。在图18中，用黑圆表示应力被施加的位置。此外，在图18中，粗实线示出第一个感测到变形的线状压电元件101，粗虚线示出第二个感测到变形的线状压电元件101，粗1点点虚线示出第三个感测到变形的线状压电元件101，粗2点点虚线示出了第四个感测到变形的线状压电元件101。如图18（a）和图18（b）所示，可知，在本实施方式中，即使折曲地配置线状压电元件101，线状压电元件101也能够按离铁球落下的位置从近到远的顺序感测到变形。这示出了无论以怎样的形状配置线状压电元件101都能够基于变形的感测顺序（换言之，超过规定的阈值的顺序））来确定应力被施加的区域。

关于能够由本实施方式的压电传感器1000检测的被测定体的形态，不进行限定。说明了呈被测定体的平面状配置线状压电元件来确定应力被施加的区域的例子，但是，本实施方式的压电传感器1000也能够针对非平面（例如曲面）中的应力的施加区域进行确定。图19是示出被测定体的非平面上的线状压电元件的配置例的图。在图示的例子中，被测定体具有圆筒形状，在该被测定体的曲面上配置了ch4～ch6这3个线状压电元件101。使用图1等参照的信号检测部102、超过判定部103、定时记录部104和区域确定部105连接（针对这些，在图19中省略了图示）到线状压电元件101，能够用已经说明的工作原理来确定应力被施加的区域。此外，作为选项，既可以连接应力计算部106（在图19中省略了图示），也可以基于电气信号的大小来计算施加于线状压电元件101的应力的大小。

在上述的实施方式中，为了在被测定体近旁上确定施加应力的区域，在被测定体近旁配置至少2个线状压电元件，基于针对各线状压电元件的电气信号超过阈值的定时来确定被测定体上的应力被施加的区域，但是，作为该变形例，可以通过电气信号的大小（信号强度）的大小来确定被测定体上的应力被施加的区域。

此外，进而，可以使用输入从各线状压电元件输出的电气信号的机器学习技术（人工智能技术：ai）来制作学习完毕模型，基于该学习完毕模型来观测、预测被测定体的状态。此外，本方式的压电传感器能够作为所谓的iot设备进行利用，因此，还能够例如设置在店铺或设施，通过机器学习来制作从其得到的经时数据与例如气温、湿度、天候、天气预报等气象数据的关系性相关的学习完毕模型，基于该学习完毕模型从最新的气象预测来预测店铺、设施的混乱程度，而建立适当的人员配置计划。此外，例如，在输送领域中，还能够例如在多个车辆设置本方式的压电传感器，通过机器学习来制作从这些得到的经时数据与例如车辆的行进路径数据的关系性相关的学习完毕模型，基于该学习完毕模型，例如在实际的行进前优先地提示为汽车导航中的路径设定时压力感测较少的路线即冲突的可能性较低、道路也容易顺利行进的路径。

此外，在上述的实施方式中，为了在被测定体近旁上确定施加应力的区域，在被测定体近旁配置了至少2个线状压电元件，但是，如果仅感测应力被施加于被测定体本身或仅感测施加于被测定体的应力的大小，则在被测定体近旁配置至少1个线状压电元件就足够。图20是示出另一实施方式的压电传感器的基本结构的示意图。

在图20所示的另一实施方式中，使压力传感器1000构成为感测应力被施加于被测定体本身或仅感测施加于被测定体的应力的大小。压电传感器1000具备线状压电元件101、信号检测部102、施加判定部107和应力计算部106。

如已经说明的那样，线状压电元件101根据所施加的应力而发生电气信号。当向被测定体施加应力（冲击）时（也包括向线状压电元件101直接施加应力的情况），在线状压电元件101中产生伸长所导致的变形。由于该伸长变形，在线状压电元件101中发生电气信号。在作为冲突的测定对象的被测定体的近旁配置至少1个线状压电元件101。在图20所示的例子中，使线状压电元件101为1个。线状压电元件101只要在被测定体的近旁，则无论怎样配置都可以。关于构成线状压电元件101的素材和配置的具体例，如前述和后述那样。构成压电传感器的传感器部分的线状压电元件富有柔软性，因此，容易配合被测定体的形状来设置，而能够作为针对各种被测定体的冲突传感器或应力感测传感器进行利用。

信号检测部102检测线状压电元件101中发生的电气信号。信号检测部102检测例如电流值或电压值等来作为线状压电元件中发生的电气信号的大小。再有，线状压电元件101和信号检测部102可以直接连接，但是，也可以经由放大信号强度的放大器或滤波器等（未图示）连接。此外，例如，作为各线状压电元件中发生的电气信号的大小，不仅可以使用电流值或电压值等那样的信号强度本身，还可以使用这些值的微分值或其他运算值。例如，如果是微分值，则能够精度良好地取得急剧的电气信号的变化，或者如果是积分值，则能够进行基于变形的大小的解析。

超过判定部103判定信号检测部102检测到的电气信号的大小是否超过规定的阈值。超过判定部103所进行的判定结果被送到施加判定部107。例如，在使信号检测部102检测电流值作为线状压电元件101中发生的电气信号的大小的情况下，超过判定部103判定信号检测部检测到的电流值是否超过规定的阈值。

施加判定部107在由超过判定部103判定为电气信号的大小超过阈值时，针对线状压电元件101被配置在近旁的被测定体，判定为施加了应力。此时，施加判定部107可以将针对线状压电元件101被配置在近旁的被测定体施加应力的时刻记录在存储器（未图示）中。此外，施加判定部107在由超过判定部103判定为电气信号的大小未超过阈值时（未由超过判定部103判定为电气信号的大小超过阈值时），针对线状压电元件101被配置在近旁的被测定体，判定为未施加应力。

应力计算部106基于信号检测部102检测到的电气信号的大小来计算施加于线状压电元件101的应力的大小。

图21是示出图20的压电传感器所进行的冲突感测方法的工作流程的流程图。首先，在步骤s301中，信号检测部102检测由于在被测定体近旁针对线状压电元件101施加应力而发生的电气信号。接下来，在步骤s302中，超过判定部103判定信号检测部102检测到的电气信号的大小是否超过规定的阈值。在步骤s302中判定为电气信号的大小超过规定的阈值的情况下，在步骤s303-1中，施加判定部107针对线状压电元件101被配置在近旁的被测定体，判定为施加了应力。此时，施加判定部107可以在存储器中记录对线状压电元件101被配置在近旁的被测定体施加应力的时刻。此外，进而，虽然在图21中未图示，但是，在步骤s303-1之后，利用应力计算部106来执行基于信号检测部102检测到的电气信号的大小而计算施加于线状压电元件101的应力的大小的应力计算处理。另一方面，在步骤s302中判定为电气信号的大小未超过阈值时（未判定为电气信号的大小超过阈值时），施加判定部107针对线状压电元件101被配置在近旁的被测定体，判定为未施加应力。在本变形例中，说明了设定1个值作为阈值的情况，但是，也可以设定多个阈值，根据用电气信号检测的信号的大小来多级地判定变形量。

（被测定体）

作为被测定体，能够使用能够在其近旁配置线状压电元件并且在应力施加时从该线状压电元件取出电气信号的任意的一切形状和材质的物体。例如，能够使用不仅具有平面还具有非平面或在一部分中具有非平面部分的任意的形状的物体来作为被测定体。再有，作为将本发明的线状压电元件固定在被测定体近旁的方法，只要由于施加于被测定体的应力（冲击）而在线状压电元件中产生变形，则不特别限定。例如，可举出经由粘着带或粘接剂直接固定的方法，固定的长度被适当决定。既可以固定想要进行信号检测的全部部分，也可以仅固定其两端。此外，关于压电传感器，可以为使用线状压电元件的织物、编物。此外，关于压电传感器，可以针对柔软的平面状的被测定体，线状压电元件利用刺绣或粘接、贴附地形成。进而，还可以使包括组纽的中空的管状的压电传感器或内包于袋状带等的压电传感器固定于被测定体。当然，在这些情况下，也能够适当决定固定的长度或面积。此外，不仅是将压电传感器固定于被测定体的表面，只要取得本发明的目的，则也可以将压电传感器固定于被测定体的内部。例如，可以将压电传感器埋入到热固化性树脂或成形温度是构成压电元件的材料的熔解温度不足的热可塑性树脂内来与被测定体一体成型。此时，为了提高与被测定体的粘接性，可以使用在组纽状压电元件的最表层再设置一层鞘部而进行涂布等的压电传感器。

（线状压电元件）

作为本发明中的线状压电元件，能够使用根据所施加的应力而发生电气信号的公知的一切压电元件。例如，作为线状压电元件，能够使用将导电性纤维作为芯纱线而在其周围具有配置了压电性纤维的芯鞘构造的压电元件。更具体而言，作为线状压电元件，能够使用在导电性纤维的周围仅卷绕压电性薄膜或压电性纤维的压电元件或在导电性纤维的周围将压电性纤维卷绕成组纽状的组纽状压电元件。之中，作为本发明中的线状压电元件，针对伸长变形输出更大的电气信号的压电元件是优选的，从这样的观点出发，组纽状压电元件更优选。于是，在以下详细地说明组纽状压电元件。

（组纽状压电元件）

图22是示出实施方式的组纽状压电元件的结构例的示意图。

组纽状压电元件1具备由导电性纤维b形成的芯部3和以包覆芯部3的方式由组纽状的压电性纤维a形成的鞘部2。

在组纽状压电元件1中，许多压电性纤维a致密地绕卷至少一个导电性纤维b的外周面。当在组纽状压电元件1中产生变形时，在许多压电性纤维a各自中产生变形所导致的应力，由此在许多压电性纤维a各自产生电场（压电效果），其结果是，在导电性纤维b产生重叠了绕卷导电性纤维b的许多压电性纤维a的电场的电压变化。即与不使用压电性纤维a的组纽状的鞘部2的情况相比，来自导电性纤维b的电气信号增大。由此，在组纽状压电元件1中，即使通过由于比较小的变形而产生的应力也能够取出较大的电气信号。再有，导电性纤维b可以为多个。

关于组纽状压电元件1，输出针对向其中心轴（图22中的cl）方向的伸长变形而选择性地较大的电气信号是优选的。

（输出针对伸长变形而选择性地较大的电气信号的组纽状压电元件）

作为输出针对向中心轴方向的伸长变形而选择性较大的电气信号的组纽状压电元件1，例如，能够使用是一轴取向的高分子的成型体并且作为主要成分包括使取向轴为3轴时的压电常数d14的绝对值具有0.1pc/n以上1000pc/n以下的值的晶体性高分子的压电性高分子，来作为压电性纤维a。在本发明中“作为主要成分包括”是指占构成成分的50质量%以上。此外，在本发明中晶体性高分子是由1质量%以上的晶体部和晶体部以外的非晶部构成的高分子，晶体性高分子的质量是将晶体部和非晶部合计的质量。再有，d14的值根据成型条件或纯度和测定环境而示出不同的值，但是，在本发明中，测定实际使用的压电性高分子中的晶体性高分子的晶体化度和晶体取向度，使用该晶体性高分子来制作具有与其同等的晶体化度和晶体取向度的1轴延伸薄膜，该薄膜的d14的绝对值在实际使用的温度下示出0.1pc/n以上1000pc/n以下的值即可，作为本实施方式的压电性高分子中包括的晶体性高分子，不限定于后述那样的确定的晶体性高分子。关于薄膜样本的d14的测定，能够采取公知的各种方法，但是，例如能够对在薄膜样本的两面蒸镀金属来作为电极的样本，从延伸方向沿45度倾斜的方向切出为具有4边的长方形，测定在沿其长边方向施加拉伸负荷时在两面的电极中发生的电荷，由此，测定d14的值。

此外，在输出针对向中心轴方向的伸长变形而选择性较大的电气信号的组纽状压电元件1中，中心轴的方向与压电性高分子的取向方向所成的角度（取向角度θ）为15°以上75°以下是优选的。在满足该条件时，通过对组纽状压电元件1赋予中心轴方向的伸长变形（拉伸应力和压缩应力），从而能够高效率地利用压电性高分子中包括的晶体性高分子的压电常数d14所对应的压电效果，在组纽状压电元件1的中心轴侧和外侧高效地发生反极性（反符号）的电荷。从这样的观点出发，取向角度θ为25°以上65°以下是优选的，为35°以上55°以下是更优选的，为40°以上50°以下是进一步优选的。当像这样配置压电性高分子时，压电性高分子的取向方向描画螺旋。

此外，通过像这样配置压电性高分子，从而能够做成针对摩擦组纽状压电元件1的表面那样的剪切变形、弯曲中心轴那样的弯曲变形、将中心轴作为轴的扭曲变形而不会在组纽状压电元件1的中心轴侧和外侧发生大的电荷的即发生针对中心轴方向的伸长而选择性较大的电荷的组纽状压电元件1。

关于取向角度θ，只要可能，通过下述方法测定。对组纽状压电元件1的侧面照片进行拍摄，测定压电性高分子a’的螺旋间距hp。螺旋间距hp如图23那样，是1个压电性高分子a’从表面转到背面再次来到表面为止所需的中心轴方向的直线距离。此外，在根据需要用粘接剂固定构造后，切出与组纽状压电元件1的中心轴垂直的截面并拍摄照片，测定鞘部2所占的部分的外侧半径ro和内侧半径ri。在截面的外缘和内缘为楕圆形或扁平的圆形的情况下，使长径和短径的平均值为ro和ri。从下述式子计算相对于中心轴的方向的压电性高分子的取向角度θ。

θ=arctan（2πrm/hp）（0°≤θ≤90°）

其中，rm=2（ro³-ri³）/3（ro²-ri²）即以截面积加权平均的组纽状压电元件1的半径。

在组纽状压电元件1的侧面照片中压电性高分子具有均匀的表面而不能判别压电性高分子的螺旋间距的情况下，将用粘接剂等固定的组纽状压电元件1用通过中心轴的平面割断，沿与割截面垂直的方向，以使得通过中心轴的方式在充分狭窄的范围内透射x射线的方式进行广角x射线衍射分析，决定取向方向，并取得与中心轴的角度而作为θ。

在本发明的组纽状压电元件1中，存在针对沿着压电性高分子的取向方向描画的螺旋使螺旋方向（s扭转方向或z扭转方向）或螺旋间距不同的2个以上的螺旋同时存在的情况，但是，需要分别针对每一个的螺旋方向和螺旋间距的压电性高分子进行上述测定，任一个螺旋方向和螺旋间距的压电性高分子满足前述的条件。

关于针对中心轴方向的伸长变形而在中心轴侧和外侧发生的电荷的极性，在将压电性高分子的取向方向沿着s扭转的螺旋配置的情况下和将相同的压电性高分子的取向方向沿着z扭转的螺旋配置的情况下，彼此成为相反的极性。因此，在与将压电性高分子的取向方向沿着s扭转的螺旋配置同时沿着z扭转的螺旋配置的情况下，针对伸长变形的发生电荷在s扭转方向和z扭转方向上彼此相互抵消而不能高效地利用，因此，不优选。因此，上述的压电性高分子包括作为主要成分包括压电常数d14的值为正的晶体性高分子的p体和作为主要成分包括负的晶体性高分子的n体，针对组纽状压电元件1的中心轴具有1cm的长度的部分，使取向轴沿z扭转方向卷起螺旋而配置的p体的质量为zp、使取向轴沿s扭转方向卷起螺旋而配置的p体的质量为sp、使取向轴沿z扭转方向卷起螺旋而配置的n体的质量为zn、使取向轴沿s扭转方向卷起螺旋而配置的n体的质量为sn、使（zp+sn）和（sp+zn）之中的小的那方为t1、使大的那方为t2时，t1/t2的值为0以上0.8以下是优选的，进而为0以上0.5以下是优选的。

在作为本发明的压电性纤维而使用作为主要成分包括聚乳酸的纤维的情况下，聚乳酸中的乳酸单元为90摩尔%以上是优选的，为95摩尔%以上是更优选的，为98摩尔%以上是进一步优选的。

再有，在组纽状压电元件1中，只要达成本发明的目的，在鞘部2中也可以与压电性纤维a以外的其他的纤维组合来进行混纤等，在芯部3中也可以与导电性纤维b以外的其他的纤维组合来进行混纤等。

关于由导电性纤维b的芯部3和组纽状的压电性纤维a的鞘部2构成的组纽状压电元件的长度，不特别限定，只要根据被测定体上的测定区域的大小或形状等适当决定即可。例如，组纽状压电元件可以在制造中连续制造，之后切断为需要的长度来利用。组纽状压电元件的长度为1mm～20m，优选为1cm～10m，更优选为10cm～5m。当长度过短时，存在不能充分达成与以往的点传感器相比较的本发明的上述效果、即能够减少每单位面积的传感器的配置个数并且能够用较少的传感器的个数确定应力被施加的位置这样的效果的情况，此外，当长度过长过时，变得需要考虑导电性纤维b的电阻值。但是，例如，针对电阻值，存在通过测量电流值而不需要考虑电阻值的情况，针对噪声，存在通过放大信号而能够抑制（或除去）噪声的情况，特别地，使用电流放大类型的放大器是优选的。

以下，详细地说明各结构。

（导电性纤维）

作为导电性纤维b，只要示出导电性即可，能使用公知的一切导电性纤维。作为导电性纤维b，例如，可举出金属纤维、由导电性高分子构成的纤维、碳素纤维、由使纤维状或粒状的导电性填料分散的高分子构成的纤维、或在纤维状物的表面设置具有导电性的层的纤维。作为在纤维状物的表面设置具有导电性的层的方法，可举出金属涂层、导电性高分子涂层、导电性纤维的卷绕等。其中，从导电性、耐久性、柔软性等观点出发，金属涂层是优选的。作为对金属进行涂层的具体的方法，可举出蒸镀、溅射、电解电镀、无电解电镀等，但是，从生产性等的观点出发，电镀是优选的。能够将这样的电镀有金属的纤维称为金属电镀纤维。

作为对金属进行涂层的基底的纤维，不管导电性的有无，能够使用公知的纤维，例如，在聚酯纤维、尼龙纤维、丙烯酸纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚芳基酰胺纤维、聚砜纤维、聚醚纤维、聚氨基甲酸乙酯纤维等合成纤维之外，能够使用绵、麻、绢等天然纤维、醋酸纤维等半合成纤维、人造纤维、铜氨纤维等再生纤维。基底的纤维不限定于这些，能够任意使用公知的纤维，可以组合这些纤维来使用。

在基底的纤维涂层的金属示出导电性，只要能取得本发明的效果，可以使用任一种。例如，能够使用金、银、铂、铜、镍、锡、锌、钯、氧化铟锡、硫化铜等和这些混合物或合金等。

当在导电性纤维b中使用具有屈曲耐性的金属涂层的有机纤维时，导电性纤维折断的情况非常少，在作为使用压电元件的传感器的耐久性、安全性方面优越。

关于导电性纤维b，既可以为捆束多个纤维丝的多纤维丝，此外，也可以为由一个纤维丝构成的单纤维丝。在电气特性的长稳定性的观点方面，多纤维丝更优选。在单纤维丝（包括纺成纱）的情况下，其单纱线直径为1μm～5000μm，优选为2μm～100μm。进一步优选为3μm～50μm。在多纤维丝的情况下，作为纤维丝数，1个～100000个是优选的，更优选为5个～500个，进一步优选为10个～100个。但是，导电性纤维b的纤度/个数是指制作组纽时使用的芯部3的纤度/个数，由多个单纱线（单纤维丝）形成的多纤维丝也数为一个导电性纤维b。在此，芯部3即使在使用导电性纤维以外的纤维的情况下，也为包含其的全体的量。

当纤维的直径较小时，强度降低，处理困难，此外，在直径较大的情况下牺牲了柔韧性。作为导电性纤维b的截面形状，为圆或楕圆在压电元件的设计和制造的观点方面是优选的，但是，不限定于此。

此外，为了高效率地取出来自压电性高分子的电气输出，优选的是，电气电阻较低，作为体积电阻率，为10^-1ω・cm以下是优选的，更优选为10^-2ω・cm以下，进一步优选为10^-3ω・cm以下。但是，只要能在电气信号的检测中得到充分的强度，则导电性纤维b的电阻率不限于此。

关于导电性纤维b，从本发明的用途出发，必须针对重复的弯曲或扭曲这样的活动具有耐性。作为其指标，结节强度更大是优选的。结节强度能够用jisl10138.6的方法测定。作为本发明中适当的结节强度的程度，为0.5cn/dtex以上是优选的，为1.0cn/dtex以上是更优选的，为1.5cn/dtex以上是进一步优选的，为2.0cn/dtex以上是最优选的。此外，作为其他的指标，弯曲刚性更小是优选的。关于弯曲刚性，一般用katotech（股份）制kes―fb2纯曲试验机等测定装置来测定。作为本发明中适当的弯曲刚性的程度，比tohotenax（股份）制的碳素纤维“tenax”（注册商标）hts40-3k小更优选。具体而言，导电性纤维的弯曲刚性为0.05×10^-4n・m²/m以下是优选的，为0.02×10^-4n・m²/m以下是更优选的，为0.01×10^-4n・m²/m以下是进一步优选的。

（压电性纤维）

作为压电性纤维a的材料即压电性高分子，能够利用聚偏二氟乙烯或聚乳酸那样的示出压电性的高分子，但是，在本实施方式中，如上述那样，压电性纤维a作为主要成分包括使取向轴为3轴时的压电常数d14的绝对值高的晶体性高分子尤其是聚乳酸是优选的。聚乳酸例如在熔融纺纱线后由于延伸而容易取向而示出压电性，由于不需要在聚偏二氟乙烯等中成为需要的电场取向处理之处在生产性方面优越。可是，这并不意图在实施本发明时排除聚偏二氟乙烯其他的压电性材料的使用。

作为聚乳酸，根据其晶体构造，存在聚合l-乳酸、l-交酯而成的聚-l-乳酸、聚合d-乳酸、d-交酯而成的聚-d-乳酸、还有由这些的混合物构造构成的立构复合聚乳酸等，但是，只要示出压电性，则均能够利用。在压电率的高度的观点方面，优选为聚-l-乳酸、聚-d-乳酸。聚-l-乳酸、聚-d-乳酸分别针对相同的应力而分极相反，因此，也能够根据目的，组合它们来使用。

关于聚乳酸的光学纯度，为99%以上是优选的，99.3%以上是更优选的，99.5%以上是进一步优选的。当光学纯度为99%不足时，存在压电率显著降低的情况，而存在难以通过压电性纤维a的形状变化取得充分的电气信号的情况。特别地，压电性纤维a作为主要成分包括聚-l-乳酸或聚-d-乳酸，它们的光学纯度为99%以上是优选的。

将聚乳酸作为主要成分的压电性纤维a在制造时被延伸，在其纤维轴方向进行一轴取向。进而，关于压电性纤维a，不仅在其纤维轴方向进行一轴取向，包括聚乳酸的晶体的是优选的，一轴取向的包括聚乳酸的晶体的是更优选的。这是因为，聚乳酸由于其晶体性较高以及一轴取向而示出更大的压电性，d14的绝对值变高。

晶体性和一轴取向性通过均pla晶体化度xhomo（%）和晶体取向度ao（%）求取。作为本发明的压电性纤维a，均pla晶体化度xhomo（%）和晶体取向度ao（%）满足下述式（1）是优选的。

xhomo×ao×ao÷10⁶≥0.26（1）

在不满足上述式（1）的情况下，存在如下的担忧，即：晶体性和/或一轴取向性不充分，针对工作的电气信号的输出值降低，或针对确定方向的工作的信号的灵敏度降低。关于上述式（1）的左边的值，为0.28以上是更优选的，为0.3以上是进一步优选的。在此，各个值依照下述来求取。

均聚乳酸晶体化度xhomo：

针对均聚乳酸晶体化度xhomo，根据广角x射线衍射分析（waxd）所进行的晶体构造解析来求取。在广角x射线衍射分析（waxd）中，使用（股份）rigaku制ultrax18型x射线衍射装置通过透射法，在以下条件下将样本的x射线衍射图形记录在成像板。

x射线源：cu-kα线（共焦反射镜）

输出：45kv×60ma

狭缝：第一：1mmφ，第二：0.8mmφ

相机长度：120mm

累计时间：10分钟

样本：备齐35mg的聚乳酸纤维来做成3cm的纤维束。

在所得的x射线衍射图形中遍及方位角求取全散射强度itotal，在此，求取由来于在2θ=16.5°、18.5°、24.3°附近出现的均聚乳酸晶体的各衍射峰的积分强度的总和σihmi。从这些值依照下式（2）求取均聚乳酸晶体化度xhomo。

均聚乳酸晶体化度xhomo（%）=σihmi/itotal×100（2）。

再有，σihmi通过在全散射强度中扣除背景或非晶所导致的散漫散射来计算。

（2）晶体取向度ao：

针对晶体取向度ao，在利用上述的广角x射线衍射分析（waxd）所得的x射线衍射图形中，针对由来于在向量径方向的2θ=16.5°附近出现的均聚乳酸晶体的衍射峰，取得针对方位角（°）的强度分布，从所得的分布简档（profile）的半值宽度的总计σwi（°）通过下式（3）计算。

晶体取向度ao（%）=（360-σwi）÷360×100（3）。

再有，聚乳酸由于是加水分解比较快的聚酯，所以在耐湿热性成为问题的情况下，可以添加公知的、异氰酸盐化合物、恶唑啉化合物、环氧化合物、碳化二亚胺化合物等加水分解防止剂。此外，还可以根据需要添加磷酸类化合物等酸化防止剂、可塑剂、光劣化防止剂等来物性改良。

关于压电性纤维a，既可以为捆束多个纤维丝的多纤维丝，此外，也可以为由一个纤维丝构成的单纤维丝。在单纤维丝（包括纺成纱）的情况下，其单纱线直径为1μm～5mm，优选为5μm～2mm，进一步优选为10μm～1mm。在多纤维丝的情况下，其单纱线直径为0.1μm～5mm，优选为2μm～100μm，进一步优选为3μm～50μm。作为多纤维丝的纤维丝数，1个～100000个是优选的，更优选为50个～50000个，进一步优选为100个～20000个。但是，关于压电性纤维a的纤度或个数，是制作组纽时的每1个载体的纤度、个数，由多个单纱线（单纤维丝）形成的多纤维丝也数为一个压电性纤维a。在此，在1个载体中，使用压电性纤维以外的纤维的情况下，也为包含其的全体的量。

为了将这样的压电性高分子作为压电性纤维a，关于用于从高分子纤维化的公知的手法，只要能取得本发明的效果，均能够采用。例如，能够采用对压电性高分子进行押出成型而纤维化的手法、对压电性高分子熔融纺纱线而纤维化的手法、通过干式或湿式纺纱线对压电性高分子纤维化的手法、通过静电纺纱线对压电性高分子纤维化的手法、在形成薄膜后细切的手法等。关于这些纺纱线条件，只要根据采用的压电性高分子应用公知的手法即可，通常，采用在工业上生产容易的熔融纺纱线法即可。进而，在形成纤维后延伸所形成的纤维。由此，形成一轴延伸取向并且包括晶体的示出大压电性的压电性纤维a。

此外，在将如上述那样制作的压电性纤维a作为组纽前，能够进行染色、捻纱、合纱、热处理等处理。

进而，压电性纤维a在形成组纽时存在纤维彼此摩擦而断纱或起绒毛的情况，因此，其强度和耐摩耗性更高是优选的，关于强度，为1.5cn/dtex以上是优选的，为2.0cn/dtex以上是更优选的，为2.5cn/dtex以上是进一步优选的，为3.0cn/dtex以上是最优选的。关于耐摩耗性，能够用jisl10959.10.2b法等评价，关于摩擦次数，100次以上是优选的，为1000次以上是更优选的，为5000次以上是进一步优选的，为10000次以上是最优选的。关于用于提高耐摩耗性的方法，不特别限定，能够使用公知的一切方法，例如，能够提高晶体化度、或添加微粒子、或进行表面加工。此外，在对组纽进行加工时，还能够向纤维涂布润滑剂来减少摩擦。

此外，关于压电性纤维的收缩率，与前述的导电性纤维的收缩率的差较小是优选的。当收缩率差较大时，存在在组纽制作后的后处理工序、实际使用时施加热时或由于经时变化而使组纽弯曲或压电信号变弱的情况。在以后述的沸水收缩率定量化收缩率的情况下，压电性纤维的沸水收缩率s（p）和导电性纤维的沸水收缩率s（c）满足下述式（4）是优选的。

|s（p）-s（c）|≤10（4）

关于上述式（4）的左边，为5以下是更优选的，为3以下则是进一步优选的。

此外，关于压电性纤维的收缩率，与导电性纤维以外的纤维例如绝缘性纤维的收缩率的差也较小是优选的。当收缩率差较大时，存在在组纽制作后的后处理工序、实际使用时施加热时或由于经时变化而使组纽弯曲或压电信号变弱的情况。在以沸水收缩率定量化收缩率的情况下，压电性纤维的沸水收缩率s（p）和绝缘性纤维的沸水收缩率s（i）满足下述式（5）是优选的。

|s（p）-s（i）|≤10（5）

关于上述式（5）的左边，为5以下是更优选的，为3以下则是进一步优选的。

此外，压电性纤维的收缩率较小更优选。例如在以沸水收缩率定量化收缩率的情况下，压电性纤维的收缩率为15%以下是优选，更优选为10%以下，进一步优选为5%以下，最优选为3%以下。作为降低收缩率的方式，能够应用公知的一切方法，例如，能够通过利用热处理提高非晶部的取向缓和或晶体化度来降低收缩率，关于实施热处理的定时，不特别限定，可举出在延伸后、捻纱后、组纽化后等。再有，上述的沸水收缩率用以下的方法测定。用框周1.125m的检尺机制作卷数20次的卷线轴，施加0.022cn/dtex的负荷，吊到刻度板（scaleplate）来测定初始的卷线轴长l0。之后，将该卷线轴在100℃的沸腾水浴中进行30分钟期间处理后，放置冷却，再次施加上述负荷，吊到刻度板，测定收缩后的卷线轴长l。使用测定的l0和l利用下述式（6）来计算沸水收缩率。

沸水收缩率=（l0-l）/l0×100（%）（6）。

（包覆）

导电性纤维b即芯部3的表面被压电性纤维a即组纽状的鞘部2包覆。包覆导电性纤维b的鞘部2的厚度为1μm～10mm是优选的，为5μm～5mm是更优选的，为10μm～3mm是进一步优选的，为20μm～1mm是最优选的。当过薄时存在在强度之处成为问题的情况，此外，当过厚时存在组纽状压电元件1变硬而难以变形的情况。再有，在此所说的鞘部2是指与芯部3邻接的层。

在组纽状压电元件1中，关于鞘部2的压电性纤维a的总纤度，为芯部3的导电性纤维b的总纤度的1/2倍以上20倍以下是优选的，为1倍以上15倍以下是更优选的，为2倍以上10倍以下是进一步优选的。当压电性纤维a的总纤度相对于导电性纤维b的总纤度过小时，存在如下的担忧，即：包围导电性纤维b的压电性纤维a过少，导电性纤维b不能输出充分的电气信号，进而，导电性纤维b接触于接近的其他的导电性纤维。当压电性纤维a的总纤度相对于导电性纤维b的总纤度过大时，包围导电性纤维b的压电性纤维a过多，组纽状压电元件1变硬，难以变形。即，在任一情况下，组纽状压电元件1不会作为传感器充分发挥作用。

在此所说的总纤度是指构成鞘部2的压电性纤维a全部的纤度的和，例如，在一般的8打组纽的情况下，为8个纤维的纤度的总和。

此外，在组纽状压电元件1中，关于鞘部2的压电性纤维a的每一个的纤度，为导电性纤维b的总纤度的1/20倍以上2倍以下是优选的，为1/15倍以上1.5倍以下是更优选的，为1/10倍以上1倍以下是进一步优选的。当压电性纤维a每一个的纤度相对于导电性纤维b的总纤度过小时，存在如下的担忧，即：压电性纤维a过少，导电性纤维b不能输出充分的电气信号，进而，压电性纤维a切断。当压电性纤维a每一个的纤度相对于导电性纤维b的总纤度过大时，压电性纤维a过粗，组纽状压电元件1变硬，难以变形。在任一情况下，组纽状压电元件1不会作为传感器充分发挥作用。

再有，在导电性纤维b中使用金属纤维的情况下或将金属纤维与导电性纤维b或压电性纤维a混纤的情况下，关于纤度的比率，不限于上述。这是因为，在本发明中，上述比率在接触面积或包覆率即面积和体积的观点方面是重要的。例如，在每一个的纤维的比重超过2那样的情况下，纤维的平均截面积的比率为上述纤度的比率是优选的。

压电性纤维a和导电性纤维b尽可能密合是优选的，但是，为了改良密合性，可以在导电性纤维b和压电性纤维a之间设置锚定层或粘接层等。

关于包覆的方法，采取将导电性纤维b作为芯纱线并且在其周围将压电性纤维a卷绕成组纽状的方法。另一方面，关于压电性纤维a的组纽的形状，只要能够针对由所施加的负荷产生的应力输出电气信号，则不特别限定，但是，具有芯部3的8打组纽或16打组纽是优选的。

作为导电性纤维b和压电性纤维a的形状，不特别限定，但是，尽可能接近于同心圆状是优选的。再有，在将多纤维丝用作导电性纤维b的情况下，压电性纤维a以导电性纤维b的多纤维丝的表面（纤维周面）的至少一部分接触的方式包覆即可，既可以在构成多纤维丝的全部的纤维丝表面（纤维周面）包覆压电性纤维a，可以不包覆。关于向构成导电性纤维b的多纤维丝的内部的各纤维丝的压电性纤维a的包覆状态，考虑作为压电性元件的性能、处理性等而适当设定即可。

关于本发明中的组纽状压电元件1，在其表面不需要存在电极，因此，不需要进一步包覆组纽状压电元件1本身，此外，存在不容易误工作的优点。

（绝缘性纤维）

在组纽状压电元件1中，鞘部2既可以仅由压电性纤维a形成，或者也可以由压电性纤维a和绝缘性纤维的组合来形成。

作为这样的绝缘性纤维，例如，在聚酯纤维、尼龙纤维、丙烯酸纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚芳基酰胺纤维、聚砜纤维、聚醚纤维、聚氨基甲酸乙酯纤维等合成纤维之外，能够使用绵、麻、绢等天然纤维、醋酸纤维等半合成纤维、人造纤维、铜氨纤维等再生纤维。不限定于这些，能够任意使用公知的绝缘性纤维。进而，既可以组合这些绝缘性纤维来使用，也可以做成与不具有绝缘性的纤维组合而作为全体具有绝缘性的纤维。

此外，还能够使用公知的一切截面形状的纤维。

（制造方法）

关于本发明中的组纽状压电元件1，用组纽状的压电性纤维a包覆至少1个导电性纤维b的表面，但是，作为其制造方法，例如可举出以下的方法。即，是用不同的工序制作导电性纤维b和压电性纤维a并且在导电性纤维b呈组纽状地卷绕并包覆压电性纤维a的方法。在该情况下，以尽可能接近于同心圆状的方式包覆是优选的。

在该情况下，作为形成压电性纤维a的压电性高分子而使用聚乳酸的情况下的优选的纺纱线，作为延伸条件，熔融纺纱线温度为150℃～250℃是优选的，延伸温度为40℃～150℃是优选的，延伸倍率为1.1倍到5.0倍是优选的，晶体化温度为80℃～170℃是优选的。

作为卷绕导电性纤维b的压电性纤维a，既可以使用捆束多个纤维丝的多纤维丝，此外，也可以使用单纤维丝（包括纺成纱）。此外，作为卷绕压电性纤维a的导电性纤维b，既可以使用捆束多个纤维丝的多纤维丝，此外，也可以使用单纤维丝（包括纺成纱）。

作为包覆的优选的形态，能够将导电性纤维b作为芯纱线，在其周围将压电性纤维a制作为组纽状来制作管状编织物（tubularbraid）由此进行包覆。更具体而言，可举出具有芯部3的8打组纽或16打组纽。但是，例如，也可以使压电性纤维a为编组管那样的形态并将导电性纤维b作为芯插入到该编组管由此进行包覆。

利用以上那样的制造方法，能够得到用组纽状的压电性纤维a包覆导电性纤维b的表面的组纽状压电元件1。

关于本发明中的组纽状压电元件1，不需要在表面形成用于检测电气信号的电极，因此，能够比较简单地制造。

（保护层）

可以在本发明中的组纽状压电元件1的最表面设置保护层。该保护层具有绝缘性是优选的，从柔韧性等观点出发，由高分子构成是更优选的。在保护层中具有绝缘性的情况下，当然会在该情况下连同保护层一起变形或摩擦保护层上，但是，这些外力不到达压电性纤维a，只要能够引起其分极则不特别限定。作为保护层，不限定于利用高分子等的涂布而形成，既可以卷绕薄膜、布帛、纤维等或者也可以组合它们。

作为保护层的厚度，尽可能薄的保护层更容易将剪切应力传达到压电性纤维a，但是，当过薄时，容易发生保护层本身被破坏等问题，因此，优选为10nm～200μm，更优选为50nm～50μm，进一步优选为70nm～30μm，最优选为100nm～10μm。还能够由该保护层来形成压电元件的形状。

此外，还能够以噪声减少为目的而在组纽构造中导入电磁波屏蔽层。关于电磁波屏蔽层，不特别限定，但是，既可以对导电性的物质进行涂布，也可以卷绕具有导电性的薄膜、布帛、纤维等。作为电磁波屏蔽层的体积电阻率，为10^-1ω・cm以下是优选的，更优选为10^-2ω・cm以下，进一步优选为10^-3ω・cm以下。但是，只要能得到电磁波屏蔽层的效果则电阻率不限于此。该电磁波屏蔽层既可以设置在鞘的压电性纤维a的表面，也可以设置在前述的保护层的外侧。当然，还可以层叠多个层电磁波屏蔽层和保护层，其顺序也根据目的适当决定。

进而，设置多个层由压电性纤维构成的层，并设置多个层用于取出信号的由导电性纤维构成的层。当然，关于这些保护层、电磁波屏蔽层、由压电性纤维构成的层、由导电性纤维构成的层，根据其目的来适当决定其顺序和层数。再有，作为卷绕的方法，可举出在鞘部2的更外层形成组纽构造或覆盖的方法。

当在组纽状压电元件1中产生变形时，压电性纤维a变形而发生分极。伴随着由于压电性纤维a的分极而发生的正负各电荷的配列，在来自形成组纽状压电元件1的芯部3的导电性纤维b的输出端子的引出线上发生电荷的移动。来自导电性纤维b的引出线上的电荷的移动作为微小的电气信号（即电流或电位差）而出现。也就是说，与在向组纽状压电元件1赋予变形时发生的电荷对应地从输出端子输出电气信号。因此，组纽状压电元件1能够在本发明的压电传感器和冲突感测方法中有效地起作用。

再有，在上文说明的图11～18所示的实验中，作为本发明的压电传感器中的线状压电元件，使用在以下说明的组纽状压电元件1-2，其通过以下的方法来制造。

在组纽状压电元件中使用的压电性纤维的特性根据以下的方法来决定。

（1）聚-l-乳酸晶体化度xhomo：

针对聚-l-乳酸晶体化度xhomo，根据利用广角x射线衍射分析（waxd）的晶体构造解析来求取。在广角x射线衍射分析（waxd）中，使用（股份）rigaku制ultrax18型x射线衍射装置利用透射法在以下条件下将样本的x射线衍射图形记录在成像板。

x射线源：cu-kα线（共焦反射镜）

输出：45kv×60ma

狭缝：第一：1mmφ，第二：0.8mmφ

相机长：120mm

累计时间：10分钟

样本：备齐35mg的聚乳酸纤维来做成3cm的纤维束。

在所得的x射线衍射图形中遍及方位角求取全散射强度itotal，在此，求取在2θ=16.5°、18.5°、24.3°附近出现的聚-l-乳酸晶体所由来的各衍射峰的积分强度的总和σihmi。从这些值依照下式（2）求取聚-l-乳酸晶体化度xhomo。

［数式3］

聚-l-乳酸晶体化度xhomo（%）=σihmi/itotal×100（3）。

再有，σihmi通过在全散射强度中扣除背景或非晶所导致的散漫散射来计算。

（2）聚-l-乳酸晶体取向度a：

针对聚-l-乳酸晶体取向度a，在利用上述的广角x射线衍射分析（waxd）所得的x射线衍射图形中，针对在向量径方向的2θ=16.5°附近出现的聚-l-乳酸晶体所由来的衍射峰，取得针对方位角（°）的强度分布，从所得的分布简档的半值宽度的总计σwi（°）通过下式（3）计算。

［数式4］

聚-l-乳酸晶体取向度a（%）=（360-σwi）÷360×100（4）。

（3）聚乳酸的光学纯度：

取得构成组纽状压电元件的1个（在多纤维丝的情况下为1束）的聚乳酸纤维0.1g，添加5摩尔/升浓度的氢氧化钠水溶液1.0ml和甲醇1.0ml，设置在设定为65℃的水浴振动器中，进行30分钟左右加水分解直到聚乳酸变为均匀溶液，进而向完成加水分解的溶液添加0.25摩尔/升的硫酸中和直到ph7，取得0.1ml其分解溶液，利用高速液体色谱分析（hplc）移动相溶液3ml进行稀释，利用膜过滤器（0.45μm）过滤。进行该调整溶液的hplc测定，对l-乳酸单体与d-乳酸单体的比率进行定量。在1个聚乳酸纤维不满足到0.1g的情况下，配合能够取得的量而调整其他的溶液的使用量，使得供hplc测定的样本溶液的聚乳酸浓度变为与上述同等到100分之1的范围。

＜hplc测定条件＞

柱：（股份）住化分析center公司制“sumichiral（注册商标）”oa-5000（4.6mmφ×150mm），

移动相：1.0毫摩尔/升的硫酸铜水溶液

移动相流量：1.0毫升/分钟

检测器：uv检测器（波长254nm）

注入量：100微升。

当使由来于l乳酸单体的峰面积为slla、使由来于d-乳酸单体的峰面积为sdla时，slla和sdla分别与l-乳酸单体的摩尔浓度mlla和d-乳酸单体的摩尔浓度mdla成比例，因此，将slla和sdla之中更大的值作为smla，光学纯度用下述式（5）计算。

［数式5］

光学纯度（%）=smla÷（slla+sdla）×100（5）。

（聚乳酸的制造）

聚乳酸通过以下的方法来制造。

对100质量部的l-交酯（（股份）武藏野化学研究所制，光学纯度100%）添加0.005质量部的辛酸锡，在氮环境下，通过带搅拌翼的反应机在180℃下反应2小时，对辛酸锡添加1.2倍当量的磷酸，之后，在13.3pa下对残存的交酯进行减压除去，切片化，得到聚-l-乳酸（plla1）。所得的plla1的质量平均分子量为15.2万，玻璃化转变点（tg）为55℃，熔点为175℃。

（压电性纤维）

从24孔的盖帽以20g/min吐出在240℃下熔融的plla1，以887m/min取回。将该未延伸多纤维丝纱线延伸为80℃、2.3倍，在100℃下进行热固定处理，由此，得到84dtex/24纤维丝的多纤维丝一轴延伸纱线pf1。此外，从12孔的盖帽以8g/min吐出在240℃下熔融的plla1，以1050m/min取回。将该未延伸多纤维丝纱线延伸为80℃、2.3倍，在150℃下进行热固定处理，由此，得到33dtex/12纤维丝的多纤维丝一轴延伸纱线pf2。将这些压电性纤维pf1和pf2用作压电性高分子。通过上述方法测定pf1和pf2的聚-l-乳酸晶体化度、聚-l-乳酸晶体取向度和光学纯度，如表1那样。

[表1]

（导电性纤维）

将mitsufuji（股份）制的银电镀尼龙品名“agposs”100d34f（cf1）用作导电性纤维b。cf1的电阻率为250ω/m。

此外，将mitsufuji（股份）制的银电镀尼龙品名“agposs”30d10f（cf2）用作导电性纤维b。cf2的导电性为950ω/m。

（绝缘性纤维）

将在熔融纺纱线后延伸聚对苯二甲酸乙二醇酯由此制造的84dtex/24纤维丝的延伸纱线if1和33dtex/12纤维丝的延伸纱线if2分别作为绝缘性纤维。

（组纽状压电元件）

如图22所示，将导电性纤维cf1作为芯纱线，在8打丸组纽制纽机的8个载体之中的沿z扭转方向组成的4个载体设置上述的压电性纤维pf1，在沿s扭转方向组成的4个载体设置上述的绝缘性纤维if1来组成，由此，制作了压电性纤维pf1绕芯纱线沿z扭转方向呈螺旋状地卷起的组纽状压电元件1-1。在此，针对导电性纤维的纤维轴cl的压电性纤维的卷绕角度（取向角度θ）为45°。进而，将组纽状压电元件1-1作为芯纱线，在制纽机的8个载体之中的沿z扭转方向组成的4个载体和沿s扭转方向组成的4个载体全部设置上述的导电性纤维cf2来组成，由此，制作用导电性纤维覆盖组纽状压电元件1-1的周围的组纽状压电元件来作为组纽状压电元件1-2。如上述那样，在图11～18所示的实验中使用该组纽状压电元件1-2。

接着，关于在本发明的压电传感器中使用的压电元件，调查了压电性高分子的取向角度θ和t1/t2的值对针对伸长变形的电气信号造成的影响。

压电元件的特性利用以下的方法来决定。

（1）针对中心轴的方向的压电性高分子的取向角度θ

针对中心轴的方向的压电性高分子的取向角度θ根据下述式子来计算。

θ=arctan（2πrm/hp）（0°≤θ≤90°）

其中，rm=2（ro³-ri³）/3（ro²-ri²）即以截面积加权平均的组纽状压电元件（或其他的构造体）的半径。螺旋间距hp、组纽状压电元件（或其他的构造体）所占的部分的外侧半径ro和内侧半径ri如以下那样测定。

（1-1）在组纽状压电元件的情况下，（在进行组纽状压电元件的压电性高分子以外的包覆的情况下，根据需要除去包覆，做成能够从侧面观察压电性高分子的状态之后）拍摄侧面照片，如图23那样在任意的5处测定压电性高分子的螺旋间距hp（μm），取得平均值。此外，在向组纽状压电元件渗入低粘性的瞬间粘接剂“aronalphaextra2000”（东亚合成（股份）制）并固化后，切出与组纽的长轴垂直的截面，并拍摄截面照片，针对1个截面照片如后述那样测定组纽状压电元件所占的部分的外侧半径ro（μm）和内侧半径ri（μm），针对其他的任意的截面5处测定同样的测定，取得平均值。在同时组成压电性高分子和绝缘性高分子的情况下，例如在使用将压电性纤维和绝缘性纤维合纱的纤维的情况下或8打组纽的4个纤维为压电性高分子并且剩余的4个纤维为绝缘性高分子的情况下，在各个地方取得截面时，压电性高分子存在的区域和绝缘性高分子存在的区域彼此交替，因此，将压电性高分子存在的区域和绝缘性高分子存在的区域一起视为组纽状压电元件所占的部分。但是，针对绝缘性高分子未与压电性高分子同时组成的部分，不视为组纽状压电元件的一部分。

针对外侧半径ro和内侧半径ri，如以下那样测定。如图24（a）的截面照片那样，定义了压电性构造体（由压电性纤维a形成的鞘部2）所占的区域（以后记载为psa）和处于psa的中央部而不是psa的区域（以后记载为ca）。将处于psa的外侧并且不与psa重叠的最小的正圆的直径和不通过psa的外侧（可以通过ca）最大的正圆的直径的平均值作为ro（图24（b））。此外，将处于ca的外侧并且不与ca重叠的最小的正圆的直径和不通过ca的外侧的最大的正圆的直径的平均值作为ri（图24（c））。

（1-2）在覆盖纱线状压电元件的情况下，覆盖压电性高分子时的卷速度为t次/m（覆盖纱线的每长度的压电性高分子的转速）时，螺旋间距hp（μm）=1000000/t。此外，在向覆盖纱线状压电元件渗入低粘性的瞬间粘接剂“aronalphaextra2000”（东亚合成（股份）制）并固化后，切出与组纽的长轴垂直的截面，并拍摄截面照片，针对1个截面照片，与组纽状压电元件的情况同样地测定覆盖纱线状压电元件所占的部分的外侧半径ro（μm）和内侧半径ri（μm），针对其他的任意的截面5处测定同样的测定，取得平均值。在同时覆盖压电性高分子和绝缘性高分子的情况下，例如在覆盖有将压电性纤维和绝缘性纤维合纱的纤维的情况下或以不重叠的方式同时覆盖有压电性纤维和绝缘性纤维的情况下，在各个地方取得截面时，压电性高分子存在的区域和绝缘性高分子存在的区域彼此交替，因此，将压电性高分子存在的区域和绝缘性高分子存在的区域一起视为组纽状压电元件所占的部分。但是，针对绝缘性高分子未与压电性高分子同时覆盖即无论取哪个截面绝缘性高分子都总是处于压电性高分子的内侧或外侧的部分，不视为覆盖纱线状压电元件的一部分。

（2）电气信号测定

在经由同轴电缆（芯：hi极，屏蔽：lo极）将静电计（keysighttechnologiesinc.制b2987a）连接到压电元件的导电体的状态下，一边对压电元件进行下述2-1～5中任一个的工作试验一边以50m秒间隔测量电流值。

（2-1）拉伸试验

使用（股份）orientec制万能试验机“tensilonrtc-1225a”，在压电元件的长边方向上隔着12cm的间隔用夹具抓住压电元件，将元件松弛的状态作为0.0n，在拉伸到0.5n的张力的状态下使变位为0mm，以100mm/min的工作速度拉伸到1.2mm后，以-100mm/min的工作速度回到0mm的工作重复10次。

（2-2）扭曲试验

使用使抓住压电元件的2处夹具之中的一个夹具为不进行扭曲工作而设置在沿压电元件的长轴方向自由活动的轨道上并向压电元件总是施加0.5n的张力的状态、并且使另一个夹具被设计为沿压电元件的长轴方向不活动而进行扭曲工作的扭曲试验装置，在压电元件的长边方向上隔着72mm间隔用这些夹具抓住压电元件，从元件的中央观察夹具顺时针地扭转的方式以100°/s的速度从0°旋转到45°后，以-100/s的速度从45°旋转到0°的往返扭曲工作重复10次。

（2-3）弯曲试验

使用具备上部和下部这2个夹具并且下部的夹具被固定而上部的夹具位于下部的夹具的72mm上方并且上部的夹具在以联结2个夹具的线段为直径的假想的圆周上移动的试验装置，用夹具把持并固定压电元件，在该圆周上使上部的夹具为12点钟的位置、使下部的夹具为6点钟的位置时，使压电元件为稍微凸向9点钟方向挠曲的状态后，使上部的夹具以一定速度遍及0.9秒从12点钟的位置经由该圆周上的1点钟、2点钟的位置移动到3点钟的位置后，使其遍及0.9秒移动到12点钟的位置的往返弯曲工作重复10次。

（2-4）剪切试验

利用50支绵纱线所织的平织布贴附于表面的2个刚直的金属板从上下水平地夹持压电元件的中央部64mm的长度的部分（下部的金属板被固定于台子），从上施加3.2n的垂直负荷，保持金属板表面的绵布和压电元件之间不滑动的状态，从0n到1n的负荷遍及1秒沿压电元件的长边方向拉伸上方的金属板后，使拉伸负荷遍及1秒回到0n的剪切工作重复10次。

（2-5）按压试验

使用（股份）orientec制万能试验机“tensilonrtc-1225a”，对水平且刚直的金属台上静置的压电元件的中央部64mm的长度的部分，利用设置在上部的十字头的刚直的金属板水平地夹持压电元件，从压电元件向上部的金属板的反力遍及0.6秒从0.01n变为20n而下降并按压上部的十字头，反力遍及0.6秒变为0.01n而除压的工作重复10次。

（例a）

作为例a的样品，如图22所示，将导电性纤维cf1作为芯纱线，在8打丸组纽制纽机的8个载体之中的沿z扭转方向组成的4个载体设置上述的压电性纤维pf1，在沿s扭转方向组成的4个载体设置上述的绝缘性纤维if1来组成，由此，做成了压电性纤维pf1绕芯纱线沿z扭转方向呈螺旋状地卷绕的组纽状压电元件1-a。

（例b）

将组纽状压电元件1-a作为芯纱线，在制纽机的8个载体之中的沿z扭转方向组成的4个载体和沿s扭转方向组成的4个载体全部设置上述的导电性纤维cf2来组成，由此，制作了用导电性纤维覆盖组纽状压电元件1-a的周围的组纽状压电元件来作为组纽状压电元件1-b。

（例c、d）

除变更pf1的卷绕速度以外，与组纽状压电元件1-a同样地做成2个组纽状压电元件，制作将这些组纽状压电元件作为芯纱线并且与组纽状压电元件1-b同样地用导电性纤维覆盖的组纽状压电元件来作为组纽状压电元件1-c和1-d。

（例e～h）

在制纽机的8个载体之中的如表2那样沿z扭转方向和s扭转方向组成的载体分别设置pf1或if1来组成，由此，做成了压电性纤维pf1绕芯纱线沿z扭转方向和s扭转方向的每一个以规定的比例呈螺旋状地卷绕的组纽状压电元件，制作将这些组纽状压电元件作为芯纱线并且与组纽状压电元件1-b同样地用导电性纤维覆盖的组纽状压电元件来作为组纽状压电元件1-e～1-h。

（例i）

代替pf1而使用pf2，代替if1而使用if2，除了调整了卷绕速度以外，与组纽状压电元件1-a同样地做成了组纽状压电元件，制作将这些组纽状压电元件作为芯纱线并且与组纽状压电元件1-b同样地用导电性纤维覆盖的组纽状压电元件来作为组纽状压电元件1-i。

（例j）

代替pf2而使用if2，代替if2而使用pf2，除此以外与组纽状压电元件1-a同样地做成组纽状压电元件，制作将这些组纽状压电元件作为芯纱线并且与组纽状压电元件1-b同样地用导电性纤维覆盖的组纽状压电元件来作为组纽状压电元件1-j。

（例k）

将cf1作为芯纱线，使pf1绕芯纱线沿s扭转方向以3000次/m的覆盖次数卷绕，在其外侧进而使if1沿z扭转方向以3000次/m的覆盖次数卷绕，在其外侧进而使cf2沿s扭转方向以3000次/m的覆盖次数卷绕，在其外侧进而使cf2沿z扭转方向以3000次/m的覆盖次数卷绕，压电性纤维pf1绕芯纱线沿s扭转方向呈螺旋状卷绕，进而用导电性纤维覆盖外侧的覆盖纱线状压电元件1-k被做成。

（例l）

除了代替pf1而使用if1以外，与组纽状压电元件1-a同样地做成组纽状压电元件，制作将这些组纽状压电元件作为芯纱线并且与组纽状压电元件1-b同样地用导电性纤维覆盖的组纽状压电元件来作为组纽状压电元件1-l。

（例m）

除了代替pf1而使用if1以外，与覆盖纱线状压电元件1-k同样地制作覆盖纱线状元件来作为覆盖纱线状元件1-m。

（例n）

除了代替if1而使用pf1以外，与组纽状压电元件1-b同样地做成组纽状压电元件1-n。

（例o）

除了代替if2而使用pf2以外，与组纽状压电元件1-i同样地做成组纽状压电元件1-o。

（例p）

将导电性纤维cf1作为芯纱线，在16打丸组纽制纽机的16个载体之中的沿z扭转方向组成的8个载体设置上述的压电性纤维pf1，在沿s扭转方向组成的8个载体设置上述的绝缘性纤维if1来组成，由此，做成压电性纤维pf1绕芯纱线沿z扭转方向呈螺旋状地卷绕的组纽状压电元件，制作将该组纽状压电元件作为芯纱线并且与组纽状压电元件1-b同样地用导电性纤维覆盖的组纽状压电元件来作为组纽状压电元件1-p。

（例q）

将cf1作为芯纱线，使pf1绕芯纱线沿s扭转方向以6000次/m的覆盖次数卷绕，在其外侧进而使if1沿z扭转方向以6000次/m的覆盖次数卷绕，在其外侧进而使cf2沿s扭转方向以3000次/m的覆盖次数卷绕，在其外侧进而使cf2沿z扭转方向以3000次/m的覆盖次数卷绕，压电性纤维pf1绕芯纱线沿s扭转方向呈螺旋状卷绕，进而用导电性纤维覆盖外侧的覆盖纱线状压电元件1-q被做成。

在表2中示出了测定各压电元件的ri、ro、hp而计算的针对中心轴的方向的压电性高分子的取向角度θ的值和t1/t2的值。针对组纽状压电元件，关于ri和ro，在截面中将压电性纤维和绝缘性纤维存在的区域合起来作为压电元件所占的区域进行测定。针对覆盖纱线状压电元件，关于ri和ro，在截面中将压电性纤维存在的区域作为压电元件所占的区域进行测定。此外，将各压电元件切断为15cm的长度，将芯的导电性纤维作为hi极，将屏蔽周边的金网或鞘的导电性纤维作为lo极并连接到静电计（keysighttechnologiesinc.制b2987a），监视电流值。在表2中示出了拉伸试验、扭曲试验、弯曲试验、剪切试验和按压试验时的电流值。再有，例l、m不包括压电性高分子，因此不能测定θ和t1/t2的值。

[表2]

根据表2的结果，可知在针对中心轴的方向的压电性高分子的取向角度θ为15°以上75°以下并且t1/t2的值为0以上0.8以下时，是针对拉伸工作（伸长变形）发生较大的信号并在拉伸以外的工作中不发生较大的信号而选择性地响应于拉伸工作的元件。此外，当比较例i和j时，可知，当将沿z扭转方向较多地卷起压电性纤维的情况和沿s扭转方向较多地卷起压电性纤维的情况相比时，拉伸试验时的信号的极性相反，卷起方向对应于信号的极性。

进而，虽然在表中未示出，但是，关于例a～k的元件，当将赋予拉伸负荷时的信号和除去拉伸负荷时的信号相比时，发生了极性彼此相反并且绝对值大致相同的信号，因此，可知，这些元件适于拉伸负荷、变位的定量。另一方面，关于例n和o的元件，当将赋予拉伸负荷时的信号与除去拉伸负荷时的信号相比时，既存在极性彼此相反的情况也存在相同的情况，因此，可知，这些元件不适于拉伸负荷、变位的定量。此外，虽然在表中未示出，但是，例b的拉伸试验时的噪声水平比例a的拉伸试验时的噪声水平低，可知，在组纽状压电元件的外侧配置导电性纤维来作为屏蔽的元件中，能够减少噪声。

图25是例示向图20和图21的实施方式的线状压电元件赋予振动时发生的电气信号的图。将组纽状压电元件1-a作为芯纱线，在制纽机的8个载体之中的沿z扭转方向组成的4个载体和沿s扭转方向组成的4个载体全部设置上述的导电性纤维cf2来组成，由此，制作了用导电性纤维覆盖组纽状压电元件1-a的周围的组纽状压电元件来作为组纽状压电元件1-b。用140mm×40mm×3mm的聚芳基酰胺纤维不织布夹持200mm的长度的组纽状压电元件1-b，使向100重量部的三菱chemical（股份）公司制的环氧树脂“jer（注册商标）”828混合0.337重量部的日本化药（股份）公司制“kayahard（注册商标）”aa的热固化性树脂含浸。使该树脂含浸的不织布进行130℃3小时的热处理，由此，得到内置有组纽状压电元件的树脂板。然后，向digilent公司制的analogdiscovery，经由同轴电缆（芯：hi极，屏蔽：lo极）分别连接到组纽状压电元件的芯的导电纤维和鞘的导电纤维。在实验中，在用老虎钳固定上述树脂板的端部40mm的状态下使树脂板的相反的端部弯曲20mm后放手，使树脂板振动。可知，与振动对应地，如图25所示，能够从组纽状压电元件检测到信号，能够把握树脂板的振动状态。

图26是例示在向图20和图21的实施方式的线状压电元件赋予振动时发生的电气信号的极性的图。层叠使用3k平织碳布的8个半固化片，在其第2层和第3层之间夹持组纽状压电元件1-b的状态下，一边施加0.1mpa的压力一边进行130℃3小时的热处理，由此，得到内置有组纽状压电元件的cfrp板。然后，将电气信号测定静电计（keysighttechnologiesinc.制b2987a）经由同轴电缆（芯：hi极，屏蔽：lo极）分别连接到组纽状压电元件的芯的导电纤维和鞘的导电纤维。在实验中，可知，针对上述cfrp板，使用（股份）orientec制万能试验机“tensilonrtc-1225a”在组纽状压电元件变为上侧的配置中在支点间距离100mm、变位2mm、速度120mm/min下测量三点弯曲试验中的电气信号。与变形对应地，如图26所示，产生±300pa左右的矩形波。此外，当使速度为2倍的240mm/min时，产生约600pa的电流，可知，产生了与变形速度对应的信号强度。此外，通过进行信号强度的时间积分，从而也知晓变形量，因此，能够从电气信号把握板的变形状态。

再有，即使在翻转cfrp来做成使组纽状压电元件为下侧那样的配置（上侧配置的情况下的伸长和压缩调换）的情况下，也确认了由于在表背伸长和压缩调换，所以电气信号的极性（符号）反转，从电气信号，变形的速度和方向是显而易见的（结果未图示。）。

附图标记的说明

101：线状压电元件

102：信号检测部

103：超过判定部

104：定时记录部

105：区域确定部

106：应力计算部

107：施加判定部

111：边界线规定部

112：区域确定部

1000：压电传感器。