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2011年8月 3日 (水)

センサエレクトロニクス

最近のセンサは、電気的特性の変化を利用するものが多い。MEMSを利用したセンサも数多く存在する。

しかし、多くのセンサ(検出素子)の電気的特性の変化は抵抗変化であったり、微弱電圧あるいは微弱電流の変化を利用するものが普通だ。検出素子は電気信号を出力するには磁場あるいは電圧を印加する必要のあるものも少なくない。

信号は直接AD変換できるレベルであることは稀であり、そこには電子回路が介在する。

検出素子と回路を同時に考える必要があろう。

例えば、金属線歪みゲージでは、測定対象の伸び縮みの1/2~2倍程度の抵抗変化しか生じないから、ppmオーダーの微小抵抗変化の測定になる。励起電圧には制限があるから、ブリッジを組んだとしても、μVレベルの信号を扱わなければならない。しかも無歪み時の不平衡電圧は測定対象のフルスケールに対して数倍あり、温度変化もある。

それらの2次的課題を考慮してアナログ的信号処理を行うのがセンサエレクトロニクスであり、センサと回路は切り離して考える必要がある。

アナログエンジニアはセンサエレクトロニクスの分野で永く活動してきた。検出素子と回路は同時に考えなければならないというのが私の結論である。

分業化が進んだ現在、検出回路と検出素子特性を総合的に考えることのできる方は少ない。

物理現象と電子回路を同時に考える必要があるからである。

多くの場合、オフセットや感度の校正も必要である。それらを最適な回路で実現するには学際的な思考能力、設計力が必須だが、表舞台に立つことは少ない。センサにおける陰の技術、それがセンサエレクトロニクスである。

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