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2006年5月26日 (金)

センサにおける再現性

最近のセンサの多くは測定対象量を電気信号に変換するが、測定対象量を他の量に変換することもある。

センサを活用する上でで最も重要な事項の一つは再現性である。再現性(reproducibility)は決められた環境下で繰り返し測定するときに、測定値がいかにばらつかないかの指標である。しかし、環境要因を含めて計りたい量を個々に定義することもある。

測定環境をいくら整えても、測定手順や過去の履歴を極力同じように保っても同じような結果が得られないとき再現性が悪いと称する。十分に同じような測定値が得られるときに再現性が良いと考える。センサの再現性の判定基準の尺度は千差万別である。用途によって桁が合えばよいというものから、測定量の0.01%の再現性を問題にすることもある。目標とする用途に応じて必要な再現性が異なる。

しかし、いくら環境要因や測定手順を整えても再現性の少ないセンサもある。再現性の少ないセンサに値付けするには、測定回数を多くして平均値を用いる。1回の測定に時間が掛かる場合、繰り返し測定すると経年的変化もあるので複雑である。

多くの工業用センサは再現性が高く、直線性、ヒステリシスや温度特性などを定義して意味のあることが多い。しかし、世の中には感じれば使える、使っているセンサも多くある。

身近なところでは、湿度センサ。1%までデジタル表示されるタイプも多いが、実際はかなり怪しい。私の職場には湿度センサがいくつかあるが、それぞれが10%以上違う値を表示していることがある。職場の局地気候が湿度計が表示するほどまで違っているとは思われないが・・・・・・。

自宅のデジタル温度湿度計では、息を吹きかけると案外早く湿度が上昇する。しかし、もとの値まで湿度の数値が戻るまでにはかなり時間が掛かる。湿度の測定値をまだ校正したことがない。乾湿温度計を用いた湿度測定(2つの温度計のひとつに清浄なガーゼを巻き水に濡らして、乾球と湿球の表示温度差から表を使って湿度を求めるタイプ)が信用できるかも。

湿度の絶対測定は難しく、精度の高い湿度計は露点温度を計る方法である。鏡を温度制御すればよいので、自作できる筈だ。校正に使う露点は理科年表のデータを使う予定。退職したら作ってみたいと考えている。鏡とペルチエ素子を使えば実現できそうだ。ペルチエ素子はすでに秋葉原で、かっての発熱量の多い初期のペンティアム μプロセッサ用の物を入手した。

マニアの町秋葉原でもペルチエを売っているお店はそう多くない。

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