著者：李艾
出典：Ulink Media
パッシブセンサーとは何ですか?
パッシブセンサーはエネルギー変換センサーとも呼ばれ、IoT（モノのインターネット）と同様に外部電源を必要としません。つまり、外部電源を必要とせず、外部センサーを介してエネルギーを取得できるセンサーです。
センサーは、知覚・検知する物理量の違いによって、タッチセンサー、画像センサー、温度センサー、モーションセンサー、位置センサー、ガスセンサー、光センサー、圧力センサーに分類できることは周知の事実です。パッシブセンサーの場合、センサーが検知する光エネルギー、電磁放射、温度、人体の動きエネルギー、振動源などが潜在的なエネルギー源となります。
パッシブセンサーは、光ファイバーパッシブセンサー、表面弾性波パッシブセンサー、エネルギー材料に基づくパッシブセンサーの 3 つのカテゴリに分類できるとされています。
- 光ファイバーセンサー
光ファイバセンサーは、1970年代半ばに開発された光ファイバの特性に基づいたセンサーの一種です。測定対象の状態を測定可能な光信号に変換するデバイスであり、光源、センサー、光検出器、信号調整回路、光ファイバで構成されています。
高感度、強力な電磁干渉耐性、優れた電気絶縁性、優れた環境適応性、遠隔測定、低消費電力といった特性を備え、IoT（モノのインターネット）への応用もますます成熟しています。例えば、光ファイバーハイドロフォンは、光ファイバーを感応素子とする音響センサーの一種であり、光ファイバー温度センサーもその一つです。
- 表面弾性波センサー
表面弾性波（SAW）センサーは、表面弾性波デバイスをセンシング素子として用いるセンサーです。測定情報は、表面弾性波デバイスにおける表面弾性波の速度または周波数の変化によって反射され、電気信号出力センサーに変換されます。これは、多様なセンサー機能を備えた複合センサーであり、主に表面弾性波圧力センサー、表面弾性波温度センサー、表面弾性波生物遺伝子センサー、表面弾性波化学ガスセンサー、インテリジェントセンサーなどが含まれます。
パッシブ光ファイバーセンサーは、高感度で距離測定が可能、低消費電力という特徴に加え、周波数変化を利用して速度変化を推定するため、外部からの変化を非常に正確に測定できます。同時に、小型、軽量、低消費電力という特徴により、優れた熱特性と機械特性を実現し、ワイヤレス小型センサーの新たな時代を切り開きました。変電所、鉄道、航空宇宙などの分野で広く使用されています。
- エネルギー材料に基づくパッシブセンサー
エネルギー材料をベースとしたパッシブセンサーは、その名の通り、光エネルギー、熱エネルギー、機械エネルギーなど、生活に広く存在するエネルギーを用いて電気エネルギーを変換します。エネルギー材料をベースとしたパッシブセンサーは、広帯域、強力な耐干渉性、測定対象への妨害が最小限、高感度といった利点を有しており、高電圧、雷、強い放射線強度、高出力マイクロ波などの電磁波測定分野で広く利用されています。
パッシブセンサーと他の技術の組み合わせ
IoT（モノのインターネット）分野では、パッシブセンサーの活用がますます広がり、様々な種類のパッシブセンサーが発表されています。例えば、NFC、RFID、さらにはWi-Fi、Bluetooth、UWB、5Gなどの無線技術と組み合わせたセンサーも登場しています。パッシブモードでは、センサーはアンテナを介して周囲の無線信号からエネルギーを取得し、センサーデータは不揮発性メモリに保存されます。このメモリは、電源が供給されていない状態でも保持されます。
RFID技術をベースとしたワイヤレスパッシブ繊維ひずみセンサーは、RFID技術と繊維素材を融合させ、ひずみ検知機能を備えた機器を実現します。RFID繊維ひずみセンサーは、パッシブUHF RFIDタグ技術の通信・誘導モードを採用し、電磁エネルギーを利用して動作するため、小型化と柔軟性に優れており、ウェアラブルデバイスの有望な選択肢となります。
最後に
パッシブIoTは、IoTの未来の発展方向です。パッシブIoTを支えるセンサーへの要求は、もはや小型化と低消費電力化だけにとどまりません。パッシブIoTは、今後さらに深耕する価値のある発展方向です。パッシブセンサー技術の継続的な成熟と革新に伴い、パッシブセンサー技術の応用範囲はますます広がっていくでしょう。
投稿日時: 2022年3月7日