計測方法の種類

計測方法には、 [あくてぃぶけいそく]アクティブ計測と [ぱっしぶけいそく]パッシブ計測、 さらに [せっしょくほう]接触法と [ひせっしょくほう]非接触法 に分けることがある。

パッシブ計測

信号源に故意に作用するすることなく、発生する信号をセンサーなどで検知する 方法。非接触法と接触法に大別できる。

アクティブ計測

静的には無信号である状態量などを計測する場合、外部から系全体に影響しない ような微弱な刺激を与えてその反応としての信号を検知する計測方法。広い意味 では接触法である。

パッシブな方法は そのまま計測対象物からの信号がセンサーに対して 比較的強い時利用され、 計測対象物の性質をそのまま計測することになる。 計測 対象に影響を与えない範囲では出力信号を制御することができ、 そのため、目的とする物理化学量を明確に計測できる利点があるが， 次のアクティブな方法に比較して複雑な計測方法となることがある。

アクティブな方法は人為的に信号を発生させることを意味する。 対象物からの信号が微小かない場合，外部から刺激を加え，その反応として出力 を観察する方法で， アクティブな方法の例は、２つの透明な水流の混合を計測する時、他方に染料 (蛍光染料)を混合しておいて、紫外線などによる染料の濃度測定から混合の進行 度を計るような方法である。

[ひせっしょくほう]非接触法 (in situ method)、接触法の区別は計測対象物の計測物理量に干 渉しない方法で計測するかしないかの判別に使用される。これは、多くの場合、 センサーと計測対象物が物理的に接触しているかどうかと同意義に扱われること が多い。例えば棒状温度計や乾湿球は接触法であるが、超音波吸収法や透過光の 照度測定は非接触法となる。

計測の中心は、センサーであるが、 「[せんさー]センサー」という言葉には、明確な定義はない。 検出器やトランスジューサの総称として考え、 「対象の物理量を感知する機器」と定義することにする。 多くの場合， この対象の物理量を感知することで得られた情報を処理するとき コンピュータが使用される。 このため、 このセンサーは 対象とする物理量を電流もしくは電圧の形に変換する機器である と言ってもよい。

このように、 センサーが物理量の[へんかんそし]変換素子(機器)であることから 正しく計測を行おうとする場合には、 センサーは行う変換の原理や特性について知っておく必要がある。 これがこの文書の目的でもある。

計測機器の代表的な構成は、図1.2に示す形態を取ることが 多い。この図にはフィードバックによる制御に対応する部分は示していない。

図 1.2: 計測システム(その２)

このシステムを組み上げる場合には次のような予備の知識が必要である。

• 基礎的なアナログ・デジタル回路技術 (アンプとフィルター, サンプルホールド)
• AD,DA変換器とそのインターフェース
• アクチュエータ技術
• コンピュータやDSP(信号処理専用LSI)プログラミング
• 数学(ラプラス変換やフーリエ変換)

しかし、これら全部に対して十分な知識を必要とするわけではないが、少なくと も最新のセンサー技術とデータ処理法の基本的な部分についての知識は持ってい てもよい。