流体センサーとは
流体センサーとは、液体や気体の流れを検知し、測定を行う装置です。
流体には大きく分けて液体と気体があります。それらが流れているか、存在するかなどを主に物理現象を用いて検知するものを流体センサーと呼びます。流体センサーは、高速な測定とリアルタイムなデータ提供が可能です。
瞬時の変化や流体の振る舞いを正確に捉え、データを即座に解析・表示することができます。
流体センサーの使用用途
主に配管内で液体を移送したり、タンク内で液体を貯蔵したりする化学系・石油系のプラントで用いられます。
1. 工業プロセス制御
流体センサーは、工業プロセス制御において重要な役割を果たしています。例えば、製造ラインや化学プラントにおいて、液体や気体の流量や圧力を正確に測定し、制御することが必須です。
流体センサーは、その高い測定精度とリアルタイムなデータ提供により、生産性の向上や品質管理の向上が期待できます。
2. 環境モニタリング
環境モニタリングにおいても、流体センサーは重要な役割を果たしています。水質や大気中のガス成分、湿度などの測定に利用可能です。
地下水や河川の水質監視、大気中の有害物質の検出、農業における土壌の湿度管理など、環境保護や資源管理に寄与しています。
3. 医療診断
医療診断においても、流体センサーは欠かせない存在です。血液、尿、呼気などの生体試料を測定し、診断やモニタリングに利用されます。血圧計や呼気ガス分析装置、体液分析装置などに組み込まれ、正確なデータを提供することで、医療の精度向上と効果的な治療をサポートしています。
4. 自動車
自動車業界での用途は、エンジン冷却液やブレーキ液のレベルや流量の測定、エアバッグのガス供給などです。また、燃料噴射システムやエキゾーストシステムの制御にも流体センサーが活用され、燃費の向上や排出ガスの削減に寄与しています。
流体センサーの原理
一般的な流量センサーにはさまざまな種類がありますが、代表的な原理としては熱式センサーや振動式センサー、圧力センサーなどがあります。
1. 熱式センサー
熱式センサーは、流体の熱伝導率を利用して流量を測定するという仕組みです。センサー内部には加熱体と測定体があり、加熱体から発せられる熱が流体によってどれだけ伝わるかを検知します。流体の流れが速いほど熱の伝わり方が変化し、それをセンサーが検知して流量を算出します。
2. 振動式センサー
振動式センサーは、流体の流れによって生じる振動を検知して流量を測定することが可能です。センサーには振動子があり、流体の流れによって生じる圧力変化によって振動子が振動します。振動の特性を検知し、それを流量として計測することで正確な流量測定を行います。
3. 圧力センサー
圧力センサーは、流体中の圧力の変化を検知する仕組みです。タンクの中に入っている流体の重さを圧力として検出しています。
圧力そのもの (絶対圧力) を測定する圧力式と、大気圧やある圧力との差 (差圧) を測定する差圧式に分けられます。手軽に利用できますが、液体の比重の変化に対応することができません。
流体センサーの特徴
流体センサーには、様々な用途で活躍するための特徴がいくつかあります。
1. 高い感度と正確性
流体センサーは、微小な変化や微量の流体を検知することができる高い感度を持っています。さらに、高い測定精度と再現性を備えており、正確なデータを提供可能です。これにより、微量の試料や微細な流れを測定する場合でも、信頼性の高い結果を得ることができます。
2. 耐久性と安定性
流体センサーは、耐久性と安定性に優れてることも特徴です。特殊な素材やコーティングにより、腐食や摩耗に対して耐性を持ちます。また、環境変動による影響を最小限に抑え、安定した測定結果を提供します。これにより、長期間の安定した運用が可能です。
3. 広範な測定範囲
流体センサーは、幅広い測定範囲に対応することができます。流量、圧力、温度など、さまざまなパラメータを測定することが可能です。また、一つの装置で複数のパラメータを測定する多機能センサーも存在します。このような広範な測定範囲は、異なる要件に応じた測定に適しています。