센서와 신호변환

목차

1 센서의 정의

2 센서기술의 적용

3 계측량의 분류

4 센서의 분류

5 측정기법

6 광센서

7 광센서의 종류

8 광학식 엔코더

9 온도센서

10 홀(Hall)소자

11 가변저항기(potensiometer)

12 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)

13 LVDT의 구조

14 LVDT 의 응용분야

15 기타 변위 검출용 센서

16 스트레인 게이지

17 스트레인 게이지 기본형태

18 스트레인 게이지의 적용

19 스트레인 측정

20 로드셀

본문내용

온도·압력, 소리·빛 등 여러 종류의 물리량을 검지·검출하거나 판별·측정하여 신호로 전달하는 기능을 갖춘 소자(素子), 또는 이러한 소자를 이용한 계측기. 생물학 용어인 감각기(sensorium)와 같은 말이며, 라틴어의 sensus에서 만들어진 공학용어이다
대상물의 정보 :
(1) 물리적인 정보 : 압력, 위치, 변위, 속도, 가속도, 온도, 질량
(2) 화학적인 정보 : 조성(기체, 액체, 고체)
(3) 전자적인 정보 : 전하, 자기, 전류
(4) 광학적인 정보 : 가시광, 자외선, 적외선, X 선, 방사선
트랜스듀서(변환기) : 감지된 정보를 다른 측정 가능한 물리적인 양으로 변환시키는 장치
구성에 의한 분류 : 기본센서·조합센서·응용센서로 분류한다. 예를 들면, 온도측정에 사용하는 열전쌍(熱電雙)은 기본센서이다. 건구(乾球)와 습구의 온도를 검출하고 상대습도를 측정하는 것은 조합센서라고 한다. 인체가 발산하는 열선(熱線)을 적외선센서로 측정하고 신체표면온도의 온도분포를 음극선관(陰極線管;CRT) 위에 표시하는 것은 응용센서이다.
메커니즘에 의한 분류 : 구조형(構造形)·물성형(物性形)으로 구분한다. 구조형 센서는 운동법칙이나 전자기유도의 법칙을 이용한 것인데, 압력을 다이어프램 등으로 변위(變位)시킨 뒤 이것에 반응한 커패시턴스(capacitance)의 변화로 검출하는 압력계가 그 예이다. 구조형 센서는 정밀도나 신뢰도가 우수한 것이 개발되어 공업용 센서로서 널리 사용된다. 물성형 센서는 물질 고유의 물리적 특성을 이용한 것이다. 반도체나 세라믹스 등의 물리적 특성을 이용한 압력 센서·광 센서·자기장 센서·가스 센서·습도 센서 등이 있다. 물성형 센서는 집적회로(IC)나 박막(薄膜) 재료와 진보된 제조기술을 활용한 소형화와 대량생산에 의한 저렴화가 가능하며, 가동부(可動部)가 없고 신뢰성이 높으며 보존이 간단하다는 특징을 가지고 있다. 가정전기기구·자동차 등 일반용으로 널리 이용되고 있다
검지기능에 의한 분류 : 공간량·역학량·열역학량·전자기학량·광학량·화학량·시각·청각 등이 있다. 구체적으로는 온도·습도·압력·유량(流量)·회전수, 가스·빛 등에 대한 센서이다. 이 중에서 온도센서가 가장 많고 또한 널리 사용되고 있다. 손목시계에 온도센서를 내장하는 등 용도가 다양화하고 있다.
변환방법에 의한 분류 : 역학적·열역학적·전기적·자기적·전자기적·광학적·전기화학적·효소화학적·미생물학적 변환작용에 의한 분류이다. 새로운 예로서는 비결정질 재료의 광전효과를 이용한 가시광선센서, 생명공학(바이오테크놀러지)을 이용한 가스성분이나 미량물질을 검출하는 바이오 센서 등이 있다.
용도에 의한 분류 : 공업용·일반용·의료용·이화학용·우주용 등으로 분류한다. 이들을 요구되는 정밀도의 측면에서 보면, 일반용은 정밀도 1∼10% 범위에서 사용할 수 있고, 대량생산이 가능하며, 저렴하므로 가스 누출검지센서 등의 물성형 센서가 많이 사용된다. 공업용 가운데 철 또는 석유화학제품 등의 제조용으로 사용되는 프로세스 제어용 센서는 0.1∼1%의 정밀도가 요구되며 전자기유량계와 같은 구조형 센서가 많이 사용된다. 더 높은 고정밀도를 필요로 하는 것은 정밀실험 또는 교정의 용도로 0.001∼0.1%의 정밀도가 요구되며, 주로 양자형(量子形)센서나 주파수형센서가 사용된다. 양자형의 예로는 스퀴드(SQUID;superconducting quanturm interference device의 약칭, 초전도양자간섭소자
) 자속계(磁束計), 주파수형의 예로는 수정온도계(水晶溫度計)가 있다.

키워드

로드셀,   스트레인 게이지,   가변저항기,   계측량의 분류,   광센서,   온도센서