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2009年12月22日 (火)

温度センサ

温度センサはその特性が材料で決まるものが多い。しかも、測定原理は実に様々である。

殆どの材料物性は温度の影響を受けるから、いろいろな構成が可能になる、そのアナログ信号処理は必然的に多様になる。

工業用途においては、広い範囲の用途で温度計測に熱電対が使われる。異種金属の接合に温度差があるとぜーベック効果により微小な起電力(K:~4mV/100℃)が現れる。

熱電対は基本的に温度差に比例する原信号を発生するので、基準温度/基準温度計が必要である。信号レベルは高くないので高性能のDC増幅を必要とする。高温で使える品種もある。炉の温度を測る場合には十分な電気的絶縁ができず、商用電源ノイズがあるから、絶縁増幅器が使われることも多い。

熱電対は材料の組み合わせで決まるから、センサである熱電対を同種の物に交換しても、互換性がある。

狭い温度の測定では、白金測温抵抗体が使われる。通常0℃で100Ωに製作されていて、低抵抗の測定技術があればよいが、配線の寄生抵抗の影響を相殺する回路が備えられる。

サーミスタもよく使われる。計測用のサーミスタは、ガラスで保護されている。互換性のあるものも製作されている。

その他、温度センサは多種多様である。外観もまた保護管次第で大きく変わり、応答性も大きく変わる。

温度計測はセンサを交換してもほぼ正しい値を示すように作られているものが多種類存在することが一つの大きな特徴である。

センサの値付け(校正)は大変重要な問題で、経年的変化が大きいと定期的に校正する必要があり手間がかかる。

温度センサは選択肢の多い測定項目であるが、どの方法を用いるにせよ、環境に依存する経年変化のデーターが蓄積されていなければならない。

どのようなセンシング対象であっても構成手段と経年変化のデータの蓄積がなければセンサとはなりにくいのである。センサを構成する材料群がそのほとんどを支配する。

センサネットワークなどのシステム化が流行しているが、電源の問題、校正の問題、経年変化についての論議があまりにも少ないように、アナログエンジニアは感じている。

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