センサー

項目構成

プロローグ

電気機械などで、外界の物理現象やさまざまな量、物体の状態や性質などを検知して電気信号などに変換する素子を総称してセンサーという。

温度計や気圧計などの計測器具とはことなり、たんに物理量や状態を計測して表示するだけでなく、検知した情報を電気信号などに変換して、次の制御をおこなうことが前提になっている場合が多い。

オートメーションなどで、かつてはある物理量を電気信号などに変換するものをトランスデューサー(変換器)、検出器のことをディテクターといっていたが、情報処理システムの一部をになっていることから、まとめてセンサーということが多くなった。

センサーの心臓部にあたる変換素子のことをセンサーエレメントといい、半導体、圧電素子、磁気ヘッド、コイル、熱電対、セラミック素子などが多くつかわれているが、物理量の変化に対応して情報をとりだせる材料なら、すべて利用することができる。

III

光を対象とするセンサーには、光があたると電気的な特性が変化する材料がつかわれる。種類としては、光によって電気抵抗が変化するもの、光によって起電力を発生するもの、光によって電子を放出するものなどがある。

光の有無だけを検出するものから、画像全体をとらえるイメージセンサーまであり、小型のビデオカメラや電子カメラにくみこまれているCCDやコンピューターのマウスにはいっているフォトトランジスターなどがある。可視光だけでなく、赤外線や紫外線を感知するものもある。

温度の測定には、計測の方法によって接触式と非接触式とがある。接触式のセンサーエレメントとしては、熱電対やサーミスターがつかわれることが多い。

サーミスターというのは、Thermally Sensitive Resistorを略したもので、温度の変化とともに電気抵抗が変化する素子である。

センサーエレメントの材料としては、マンガン、ニッケル、コバルト、チタン酸バリウム、酸化バナジウムなどがつかわれる。日常生活では、電子体温計などに、サーミスターがくみこまれている。

非接触式は、対象物から放射される熱線を、光学系をつかって計測するもので、0～2000°C程度まで広範囲にわたって測定できるが、装置が複雑で値段が高い。