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センサ (sensor) は、自然現象や人工物の機械的・電磁気的・熱的・音響的・化学的性質あるいはそれらで示される空間情報・時間情報を、何らかの科学的原理を応用して、人間や機械が扱い易い別媒体の信号に置き換える装置である。

◆ 概要

多くのセンサは、電気的・電子的な機能、構造になっており、測定器、電子・電気機器、制御機器等に組み込むことで機能が発揮される。

センサによる測定は、以下に分けられる。

#測定された値が直接読める物(Direct Indicator)

#:センサからの信号を、直接人間が判読する場合には、人間が認識可能な媒体(光や音など)に置き換える。

#:*水銀温度計は、周囲温度を、水銀の熱膨張を用いて、視覚情報に置き換えるセンサ。

#:*ケトルの笛吹は、お湯の温度を、蒸気圧の性質を用いて、聴覚情報に置き換えるセンサ。

#測定された値が人間が判読可能なように変換する必要がある物

#:センサからの情報を、電子回路が処理できるように、一旦電気信号に置き換える。電子回路が取得した信号は、AD変換器を使用したり、コンピュータおよびディスプレイを通して測定結果を読むなど人間が読めるように変換する必要がある。

#測定された値を人間が判読しない物

#:センサからの情報を電気信号に置き換えて、処理・蓄積し、システムをコントロールために使う。人間の関知しないシステム内部で、システムの性能・安定性・安全性を向上する。

センサはトランスデューサの一種であるが、センサという言葉は、トランスデューサのみを指す場合と、トランスデューサに増幅・演算・制御・出力等の機能を合わせた装置を指し示す場合がある。

・電気メーターは、電気の使用量を、電磁回転板などのトランスデューサを用いて、デジタル表示に置き換えるセンサ。

・太陽電池は、光を電気に置き換えるトランスデューサではあるが、物理情報ではなくエネルギーを目的としているので、センサではない。

◆ センサの選定

目的とする物理情報・検出原理・センサの形態によって、多種多様なセンサが存在するため、時に「センサは千差万別」と形容される。

目的とする物理情報が同一であっても、検出原理として様々な手段がありうる。条件に適った最適なセンサを選び出すには、測定対象とセンサの性質をよく考慮する必要がある。

また、センサはその目的上、厳しい物理的環境下に晒されながら使用されるケースもある。実用の際は、ノイズによる誤検出や故障が起きないように、検出方法を吟味し、適切な使用環境・防護形態の下で使用する。

◆ センサの進歩

技術的進歩は、ますます多くのセンサがMEMS技術で製造することを可能にする。これにより多くの場合、従来よりもはるかに高い感度に達する可能性がある。

センサは今日、日常生活のあらゆるところで使用されている。特に、自動車、機械、航空宇宙、医学、産業およびロボット工学などで大いに使用される。

◆ センサの分類

◇ 物理特性

  力

・ ストレインゲージ(ひずみゲージ)

・ ロードセル(荷重による変位量がわかっている物体とひずみゲージを組み合わせた荷重センサ)

・ 半導体圧力センサ

  光

・ 光センサ

・ 光電素子

・ フォトダイオード

  磁気

・ 磁気センサ

  温度

・ 接触式

  ・ サーミスタ

  ・ 抵抗測温体

  ・ 熱電対

・ 非接触式

  ・ 放射温度計

  音声

・ マイクロフォン

  化学

・ イオン濃度

・ ガス濃度

◇時空間特性

  変位

・ ポテンショメータ

・ 差動トランス

・ 回転角センサ

・ リニアエンコーダ

  回転数

・ タコジェネレータ

・ ロータリエンコーダ

  位置

・ 光位置センサ (PSD)

  距離

・ 超音波距離計

・ 静電容量変位計

  速度

・ レーザードップラー振動速度計

・ レーザドップラー流速計

 角速度

・ジャイロセンサ

  加速度

・ 加速度センサ

・ 地震センサ

  一次元画像

・ リニアイメージセンサ

  二次元画像

・ CCDイメージセンサ

・ CMOSイメージセンサ

◇特定用途

  液

・ 漏液センサ(リークセンサ) (読み:ろうえき)

・ 液検知センサ(レベルセンサ)

◇ その他

・ 硬度

・ 電場

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