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センサー (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
多くのセンサーは、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。センサーによる測定は、以下に分けられる。
- 測定された値が直接読める物（Direct Indicator）
- :センサーからの信号を、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ー。
- :*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ー。
- 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
- :センサーからの情報を、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
- :センサー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。
センサーはトランスデューサの一種であるが、センサーという言葉は、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ー。
- 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、センサーではない。
センサーの選定
目的とする物理情報・検出原理・センサーの形態によって、多種多様なセンサーが存在するため、時に「センサーは千差万別」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ーを選び出すには、測定対象とセンサーの性質をよく考慮する必要がある。
また、センサーはその目的上、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。
センサーの進歩
技術的進歩は、ますます多くのセンサーが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。センサーは今日、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。
センサーの分類
物理特性
力
光
磁気
温度
音声
化学
時空間特性
変位
回転数
位置
- 光位置センサー (PSD)
距離
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
加速度
- 加速度センサー
- 地震センサー
一次元画像
- リニアイメージセンサー
二次元画像
特定用途
液
その他
スマートセンサー
スマートセンサー、あるいはインテリジェントセンサーは解析、情報処理の能力が付加されたセンサーである。スマートセンサーには測定対象に複数のセンサーでもって測定を行う。一度に複数のデータを取得し、異常な値や例外値を取り除き、データを処理しそれを蓄積する。これにより、自動校正機能、自動補償機能が備わっているといえる。また、その他の種類のセンサーとセンサーネットワーク通信機能で組み合わせて統合されたデータの測定も可能である。
センサーフュージョン
センサーフュージョン(sensor fusion)、あるいはセンサー融合は、視覚、聴覚、触覚、嗅覚、味覚などの多くの種類の感覚情報から融合した知覚を用いてセンシングすることである。
センサーフュージョンの分類
センサーフュージョンは、複合、統合、融合、連合の4つに分類することができる。
- 複合(multisensor)
- 複数のセンサーから得られた情報を並列的・相補的に組み合わせた出力を得ることを複合的処理という。
- 統合(integration)
- それぞれのセンサーから得られた情報に演算処理を行い、まとまった情報を得ることを統合的処理という。
- 融合(fusion)
- ある現象に対して、それを測定する複数のセンサーの出力から、データ同士の処理を行い、1つの知覚を得ることを融合的処理という。
- 連合(association)
- センサーから得た情報間の関係を調べ、出力を得ることを連合的処理という。
関連項目