計測工学(計測工学1)のシラバス情報

科目名称
Course title(Japanese)
計測工学(計測工学1) 科目番号
Course number
43ELINE301
科目名称(英語)
Course title(English)
Instrumentation Engineering
授業名称
Class name
計測工学(計測工学1)
教員名 阪田 治
Instructor
開講年度学期 2022年度 前期
Year/Semester
曜日時限 木曜3限
Class hours
開講学科
Department
工学部 電気工学科
外国語のみの科目
(使用言語)
Course in only foreign
languages (languages)
-
単位
Course credit
2.0 授業の主な実施形態
Main class format

オンライン授業(同期)/Online (synchronized remote)
概要
Descriptions

計測工学の基礎と応用を,ハード,ソフトの両面に関して学ぶ
目的
Objectives
電気系の技術者,研究者を目指す学生に必要な,計測工学の基礎と応用について習熟する
到達目標
Outcomes
1 電気工学で対象となる物理量の測定,評価法を習得する
2 各種計測機器の基本的な動作原理とその使用法を習得する
3 計算機を用いた計測のシステムの自動化と高度化の考え方について習得する
履修上の注意
Course notes prerequisites
電磁気学1,2; 電気回路1,2; 電子回路1,2; などを履修しておくことが望ましい
アクティブ・ラーニング科目
Teaching type(Active Learning)
課題に対する作文
Essay
- 小テストの実施
Quiz type test
ディベート・ディスカッション
Debate/Discussion
- グループワーク
Group work
-
プレゼンテーション
Presentation
- 反転授業
Flipped classroom
-
その他(自由記述)
Other(Describe)
-
準備学習・復習
Preparation and review
各回ごとに準備学習・復習については指示する。
成績評価方法
Performance grading
policy
期末試験: 60%, 演習レポート等: 40%
学修成果の評価
Evaluation of academic
achievement
・S:到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A:到達目標を十分に達成している
・B:到達目標を達成している
・C:到達目標を最低限達成している
・D:到達目標を達成していない
・-:学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S:Achieved outcomes, excellent result
・A:Achieved outcomes, good result
・B:Achieved outcomes
・C:Minimally achieved outcomes
・D:Did not achieve outcomes
・-:Failed to meet even the minimal requirements for evaluation
教科書
Textbooks/Readings
・教科書を使用する場合は、MyKiTS(教科書販売サイト)から検索・購入可能ですので以下のURLにアクセスしてください。
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
 
・Search and purchase the necessary textbooks from MyKiTS (textbook sales site) with the link below.
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
参考書・その他資料
Reference and other materials
電気・電子計測工学 澤昌純編著 コロナ社 (2016)
計測工学入門 中村邦雄編著 森北出版 (2015)
基本からわかる電気電子計測講義ノート 湯本雅恵監修 オーム社 (2015)
計測システム工学の基礎 松田康広・西原主計共著 森北出版 (2020)
授業計画
Class plan
[項目と内容]

1 計測の歴史と測定法の分類
 内容:力学、電磁気学の発展とそれに伴う計測の歴史を概観し、計測の意義、測定法の分類など、計測工学の基本事項について学習する。
力学量ならびに電磁気量の単位の変遷を概観し、現在の標準単位系である国際単位系(SI単位系)について学習する。

2標準の供給と測定の誤差
 内容:セシウム原子周波数標準と、電気系単位の基準を与えるジョセフソン素子による電圧標準、量子ホール効果による抵抗標準などについて学ぶとともに、標準の供給とトレーサビリティについて学習する。
測定法の分類と測定誤差、各種測定誤差の定義などについて学ぶとともに、確率・統計の基本事項を復習し、最尤推定、不偏推定、一致推定などの統計的推定について学習する。

3 測定データの処理法
  内容:測定データの処理に伴う誤差の伝搬、有効数字の取り扱いなどについて学習する。測定データを用いた実験式の係数決定法とその問題点について学習する。
測定値X、Y双方の誤差を考慮した最小2乗法による直線の当て嵌めについて学習する。物理量x、yがy=a+bxなる直線関係にあるとき、測定値X、Y双方の誤差を考慮した最小2乗法による直線y=a+bxの当て嵌め法について学習する。

4 信号と雑音の記述と解析
  内容:基本的測定量である信号と、その測定に伴う雑音の数学的記述と解析法について、フーリエ解析を中心に学習する。

5 種々の雑音とSN比
 内容:電気信号などの測定に付随する代表的な雑音(熱雑音、ショット雑音、フリッカ雑音など)とSN比、測定器(増幅器)の雑音指数などについて学習する。

6 アナログ量とその取り扱い
 内容:物理的に観測される量であるアナログ量(電圧・電流など)の増幅に用いられる演算増幅器(オペアンプ)と、それを用いたアナログ量の変換回路(微分回路、積分回路など)ならびに周波数変換回路と発信回路の基礎について学習する。

7 ディジタル量とその取り扱い
  内容:数や文字の(ディジタル)表現を定める各種の符号化法とその特徴、ならびに符号化(ディジタル表現)によって可能となる情報の誤り制御技術の基本などについて学習する。

8 達成度評価中間試験と解説
内容:中間試験を通して計測工学前半の理解度を確認し、解答例の解説に照らして復習すべき課題/項目と後半の学習方針を把握する。

9 アナログ量とディジタル量の相互変換
 内容:アナログ信号とディジタル信号の相互変換に関して、その基礎となる標本化定理について学習するとともに、基本的なAD変換器ならびにDA変換器の構成と動作原理を学習する。

10 電流と電圧の測定(1/2)
 内容:検流計ならびに可動コイル形、可動鉄片形、電流力計形などの代表的アナログ指示計器について、その構造、動作原理、基本機能を内部抵抗の影響を含めて学習する。

11 電流と電圧の測定(2/2)
  内容:直流電圧/電流の測定と電圧基準について学んだ後、交流電圧/電流の測定に使われる整流形計器、整流プローブなどと、ディジタル電圧/電流計の基礎について学習する。

12 信号発生器
 内容:標準信号発生器、ファンクションジェネレータの構造、機能ならびに使用法と、各種の測定例について学習する。

13 計測とセンサ(1/2)
 内容:工業計測センサの基本事項、その種類と分類などについて学ぶとともに、工業計測センサの代表例について、各種の変位センサ、圧力センサ、速度・加速度センサ、静電容量/抵抗センサなどの動作原理を学習する。

14 計測とセンサ(2/2)
  内容:代表的工業計測センサの応用例である、温度の計測、流量の計測(特にガスメータ、水道メータ)などについて学ぶとともに、温度測定の基礎を与える物理法則について学習する。

15 達成度評価期末試験と解説
 内容:計測工学全体の理解度を試験により確認・評価するとともに、解答例の解説を通して学習内容の確認を行なう。
教職課程
Teacher-training course
実務経験
Practical experience
-
教育用ソフトウェア
Educational software
-
備考
Remarks
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