音波は、空気の圧力の変化によって生じます。マイクロホンは、音圧を静電容量変動に変換します。その静電容量変動は、さらに電圧に変換されます。音圧の基本と、マイクロホンの仕組み、適切なマイクロホンの選び方について解説します。
センサの基礎知識
センサとは
あらゆるデータ収集アプリケーションには、温度や圧力などの現実の現象を測定可能な電流や電圧に変換するトランスデューサセンサが必須です。何を測定したいか、測定対象のタイプを詳しく確認し、そのために必要となるセンサの種類にそれらをマッピングします。始める前に、感度、レンジ、精度、分解能などのセンサ関連用語についても見ていきます。以下のセクションを通じて、各測定タイプに使用されるセンサの種類について学びます。
センサの種類
音響
歪み
歪みゲージは、力が加えられたことによる物質の変形を測定するのに使用します。歪みゲージは、物質のわずかな曲げや引っ張りによって抵抗が変化します。歪みの基本概念について説明するとともに、歪みゲージの仕組みと適切な構成タイプの選び方についても解説します。
圧力
圧力は流体がその周囲に及ぼす単位面積あたりの力として定義されます。このような圧力トランスデューサの最も一般的なタイプは、ブリッジ (歪みゲージを使用)、可変キャパシタンス、圧電素子です。基本的な圧力の概念と、各種圧力センサの仕組みを確認します。
負荷
負荷とは、構造物または物体にかかる力を表す用語としてよく使用され、測定単位はニュートン (N) です。負荷の基本と、さまざまなロードセル仕様が性能に与える影響を確認します。
トルク
トルクとは、軸を中心に物体を回転させる力の性質を指します。トルクの基本と、さまざまなトルクセンサ仕様が性能に与える影響を確認します。
温度
熱電対は温度によって電圧をわずかに変化させ、測温抵抗体は温度によって抵抗を変化させます。熱電対、測温抵抗体、サーミスタの違いと、それぞれが最も適した環境について解説します。
振動
加速度計は一般的に振動を測定するために使用され、物体の振動からくる力に応じて電荷を発生させる圧電性結晶が搭載されています。振動の理論や加速度計の機能、適切な加速度計の選び方について解説します。
電圧
電圧測定はさまざまな種類のアナログ測定の中で最も単純ですが、特有の課題がある場合があります。中間センサセットアップを使用しない一般的なDC電圧測定について説明します。