データレコーダとは
データレコーダとは、さまざまな物理量を長時間記録するための機器です。
記録したデータは、必要に応じて解析処理した上で活用されます。なお、データレコーダをデータロガーと呼ぶメーカがあります。
厳密にはロガーはデジタルデータの記録とされていますが、現在のレコーダはほとんどの場合デジタルデータを扱います。そのため、両者は同じものを指すと考えて問題ありません。
データレコーダの使用用途
データレコーダは、観測対象からセンサーや変換器を介して出力されるデータを、長時間にわたり記録する際に使用されています。代表例は、音声や音楽の録音機器です。かつてはテープレコーダと呼ばれ、磁気テープにアナログ信号のまま録音していました。
その後、音がデジタル処理されるようになると、記録媒体はDATやMD等変遷を経て、メモリーカードやハードディスク等に記録されるようになりました。しかしながら、データレコーダの基本であることは変わりません。
工業用のデータレコーダは記録対象が多岐に渡り、音や振動をはじめとして、圧力、温度/湿度、加速度、応力、位置情報、電圧/電流、さらにはネットワーク上のデジタルデータなどがあります。
データレコーダの原理
データレコーダは、基本的に入力端子に印加された電圧を記録するものです。したがって、あらゆる物理量は、センサーや変換器で電圧に変換した上で、データレコーダに入力する必要があります。センサー/変換器について例を挙げると、音はマイクロホン、振動/衝撃は加速度センサー、応力はひずみ計、位置情報はGPS受信機、電流は電流プローブ等です。
その他、温度計、湿度計、圧力センサー、変位センサー、速度センサー、光センサー、磁界センサーなども使用されます。データレコーダは多種のセンサーからの信号を扱うことから、増幅器やアッテネータを備え、信号を適切なレベルになるよう増幅、もしくは減衰してA/Dコンバータに入力します。A/Dコンバータでデジタル値に変換されたセンサーデータは時間情報と関連付けてメモリ装置に記録されます。
メモリ装置は、SDカード等の外部メモリ装置や内蔵のハードディスク等です。USBインターフェースを介してPCに直接データを転送する場合は、PC自体がメモリ装置となります。また、同時に複数の物理量を記録して相互の関連を把握することを可能にした機器も使用される場合が多いです。同時に記録できる信号数をチャンネルと言い、4チャンネルもしくは8チャンネル構成が一般的です。
このような複数チャンネル構成のデータレコーダの場合、各チャンネルの入力端子は絶縁増幅器 (アイソレーションアンプ) に接続されます。そのため、各チャンネルの入力端子は互いに絶縁されています。入力端子に接続される各センサーが、共通電位を持っているとは限りません。したがって、グランドラインを共通にしておくと、データレコーダに接続した瞬間にループ電流が流れて、最悪の場合センサーが壊れてしまう恐れがあります。
データレコーダの種類
データレコーダの代表的な種類は、以下の通りです。
1. 生産分野
生産設備の稼働状況を常時記録しておくことを目的としたデータレコーダがあります。記録する対象は、温度、圧力、電圧、電流、圧力など工程に重要な影響を及ぼすファクターです。これらの記録データは、製品の品質保証における重要な情報として活用されます。
2. 音・振動分野
この分野では、コンサートホールの現場で記録したデータを用いて詳細な周波数分析を行い、音響評価の一環として活用する場合があります。
3. デジタルデータの記録
記録対象の一例として、ネットワーク上に流れるデータがあり、この記録データは回線のトラブルの原因調査やデジタル機器の動作確認、不具合解析等に利用されています。
4. イベント・データレコーダ
イベント・データレコーダと呼ばれる機器も、データレコーダの1種です。主に交通事故などの記録を残す目的で使用されます。
現在販売されているほとんどの自動車には、エアバッグのコンピュータにイベントデータレコーダが備えられていて、事故時の車速、衝撃の大きさ、エンジン回転数、スロットル開度、ヨーレイトのほかブレーキやアクセルなどの運転操作も記録され、事故の原因究明や対策に威力を発揮します。
5. フライト・レコーダ
航空機事故の原因解明のために、操縦室内の音声を記録するボイスレコーダと各機器のデータを記録するフライトレコーダがあります。
参考文献
http://tri-osaka.jp/group/infoele/life/acoustic/equip/date_rec.htm
https://www.hioki.co.jp/jp/products/listUse/?category=31
https://www.techeyesonline.com/tech-column/detail/Reference-Recorder-02/