EE Text 電気電子基礎計測

詳細目次

1章　電気電子計測について
　1･1　計測とは
　1･2　計測と測定の関係
　1･3　計測システム
　　1･3･1　計測技術
　　（a）　信号変換技術
　　（b）　センサ技術
　　1･3･2　計測装置
　　（a）　センサ素子
　　（b）　増幅素子
　　（c）　電気電子計測装置
　1･4　電気電子計測の関連話題
　　1･4･1　不確かさと情報量
　　（a）　情報量の表現
　　（b）　計測値の情報量
　　1･4･2　失敗学的整理
　　（a）　センサ機能不良の場合
　　（b）　計測値に対する信頼性低下の場合
　　1･4･3　安全基準
　　（a）　統計的表現
　　（b）　品質管理
　　（c）　安全と安心
　演習問題

2章　センシングの技術
　2･1　センシングの基本機能
　2･2　情報媒体による分類
　2･3　電気・磁気利用のセンシング
　　2･3･1　電圧センサ
　　（a）　高抵抗
　　（b）　分圧抵抗
　　（c）　計器用変圧器
　　2･3･2　電流センサ
　　（a）　低抵抗
　　（b）　分流抵抗（シャント抵抗）
　　（c）　計器用変流器
　　（d）　ロゴウスキーコイル（カレントトランス）
　　2･3･3　磁気センサ
　　（a）　サーチコイル
　　（b）　ホール素子
　　（c）　磁気抵抗素子
　　（d）　SQUID
　2･4　電波・光利用のセンシング
　　2･4･1　電波センサ
　　（a）　マイクロ波アンテナ
　　2･4･2　光センサ
　　（a）　フォトダイオード
　　（b）　フォトトランジスタ
　　（c）　光導電セル
　　（d）　光電子増倍管
　　（e）　分光器
　　2･4･3　イメージセンサ
　　（a）　CCD素子
　　（b）　CMOS素子
　2･5　変位・力利用のセンシング
　　2･5･1　電気量センサ
　　（a）　可動コイル形
　　（b）　可動鉄片形
　　（c）　電流力計形
　　（d）　誘導形
　　（e）　静電形
　　2･5･2　圧力センサ
　　（a）　ブルドン管
　　（b）　ダイアフラム
　　（c）　圧電素子
　　2･5･3　音・超音波センサ
　　（a）　マイクロフォン
　　（b）　圧電素子（ピエゾ効果）
　2･6　熱利用のセンシング
　　2･6･1　温度センサ
　　（a）　熱電対
　　（b）　サーミスタ
　　2･6･2　光センサ
　　（a）　焦電素子
　　2･6･3　ガスセンサ
　　（a）　熱-抵抗変換形素子
　　（b）　熱電対
　演習問題

3章　　電気電子計測の対象
　3･1　分類と相互関係
　　3･1･1　大きさの表現
　　3･1･2　計測対象の分類
　3･2　信号波形
　　3･2･1　直流と交流
　　（a）　直流信号
　　（b）　交流信号
　　（c）　電気角と角周波数
　　3･2･2　表示法
　　（a）　瞬時値と位相
　　（b）　平均値と実効値
　　（c）　複素ベクトル
　3･3　電気量
　　3･3･1　低周波帯域
　　（a）　電圧・電流
　　（b）　インピーダンス・アドミッタンス
　　（c）　直列共振・並列共振
　　（d）　交流電力
　　3･3･2　高周波帯域
　　（a）　電圧・電流
　　（b）　平均電力
　　（c）　分布インピーダンス
　3･4　磁気量
　　3･4･1　磁界
　　（a）　右ネジの法則
　　（b）　ローレンツ力
　　（c）　アンペアの法則
　　3･4･2　磁束密度
　　3･4･3　磁気損失
　　（a）　ヒステリシス曲線
　　（b）　ヒステリシス損失とうず電流損
　3･5　物理化学量
　　3･5･1　物理量
　　（a）　変位
　　（b）　圧力
　　（c）　音
　　（d）　電磁波・光
　　（e）　熱
　　（f）　スペクトル
　　3･5･2　化学量
　　（a）　ガス種
　　（b）　ガス濃度
　演習問題

4章　測定と評価の方法
　4･1　国際単位系
　　4･1･1　単位と標準化
　　4･1･2　メートル条約
　　4･1･3　国際単位系
　　（a）　時間
　　（b）　長さ
　　（c）　質量
　　（d）　熱力学的温度
　　（e）　光度
　　（f）　物質量
　　（g）　電流
　　4･1･4　SIにおける電気磁気単位の組み立て
　　4･1･5　SI接頭語
　　4･1･6　単位の標記
　　4･2　標準器
　　4･2･1　単位の標準
　　4･2･2　電流の標準器
　　4･2･3　量子標準
　　（a）　量子電圧標準：ジョセフソン量子電圧標準
　　（b）　量子抵抗標準：量子ホール効果抵抗標準
　　4･2･4　実用標準
　　（a）　ウインストン標準電池
　　（b）　標準電圧発生装置（ツェナーダイオード）
　　（c）　トーマス形標準抵抗器
　　4･2･5　トレーサビリティ
　4･3　測定法の分類
　　4･3･1　零位法と偏位法
　　4･3･2　補償法
　　4･3･3　置換法
　　4･3･4　直接測定と間接測定
　4･4　信号とノイズ
　　4･4･1　ノイズ
　　4･4･2　SN比（SNR）
　　4･4･3　雑音指数（ノイズフィギュア）
　4･5　信号選択技術
　　4･5･1　概要
　　4･5･2　時間領域での信号選択
　　（a）　時間変動する信号
　　（b）　測定値の変化がゆっくりしていることを活用する：平滑化
　　（c）　測定値の周期性を取り出す：相関関数
　　（d）　測定値の特定の周期に注目する：周期加算
　　（e）　周波数を選別する：フィルタリング
　　4･5･3　空間領域での信号選択
　　（a）　既知のモデルで影響量の効果を取り除く：補償
　　（b）　測定値の対称性でノイズを取り除く：差動
　4･6　精度の概念
　　4･6･1　ばらつきと偏り
　　4･6･2　誤差と不確かさ
　　4･6･3　分布と標準偏差
　　4･6･4　「不確かさ」の表現
　　（a）　Aタイプ標準不確かさ
　　（b）　Bタイプ標準不確かさ
　　（c）　合成不確かさ
　　（d）　拡張不確かさ
　　4･6･5　不確かさの標記
　　4･6･6　測定機器の精度と等級
　演習問題

5章　電気電子計測器の機能と種類
　5･1　基本機能
　5･2　センシング
　　5･2･1　電圧センサ
　　（a）　高抵抗
　　（b）　分圧抵抗
　　5･2･2　電流センサ
　　（a）　低抵抗
　　（b）　分流抵抗
　　（c）　カレントトランス
　　（d）　ホール素子
　　5･2･3　磁気センサ
　　（a）　サーチコイル
　　（b）　ホール素子
　　（c）　磁気抵抗素子
　　5･2･4　温度センサ
　　（a）　熱電対
　　（b）　サーミスタ
　5･3　信号調節
　　5･3･1　インピーダンス整合（impedance　matching）
　　5･3･2　信号増幅・減衰回路，インピーダンス変換
　　（a）　増幅回路
　　（b）　減衰回路
　　（c）　インピーダンス変換
　　5･3･3　ノイズ低減回路
　5･4　A/D・D/A変換
　　5･4･1　サンプリング定理（sampling　theorem）
　　5･4･2　量子化（quantization）と量子化誤差（quantization　error）
　　5･4･3　サンプル＆ホールド回路（sample　and　hold　circuit）
　　5･4･4　A/D変換
　　（a）　二重積分形A/D変換
　　（b）　逐次比較形A/D変換
　　5･4･5　D/A変換
　　（a）　重み付け抵抗を用いたD/A変換器
　　（b）　R-2Rはしご形抵抗を用いたD/A変換
　5･5　アナログ計測器
　　5･5･1　指示計器の分類
　　（a）　可動コイル形計器（moving-coil　type　instrument）
　　（b）　可動鉄片形計器（moving-iron　type　instrument）
　　（c）　電流力計形計器（electrodynamic　type　instrument）
　　（d）　整流形計器（rectifier　type　instrument）
　　（e）　熱電形計器（thermocouple　type　instrument）
　　（f）　誘導形計器（induction　type　instrument）
　　（g）　静電形計器（electrostatic　type　instrument）
　　5･5･2　アナログテスタ（analog　tester）
　　（a）　測定原理と特徴
　　（b）　測定対象と機能
　　（c）　測定精度による用途
　　5･5･3　高周波計器
　　（a）　交流ブリッジ（ac　bridge）
　　（b）　Qメータ
　　（c）　電子インピーダンス計（インピーダンスアナライザ）
　　5･5･4　アナログオシロスコープ（analog　oscilloscope）
　　（a）　波形観測の基本原理
　　（b）　二現象観測
　　（c）　プローブ（probe）
　5･6　ディジタル計測器
　　5･6･1　ディジタルマルチメータ（digital　multimeter）
　　（a）　測定原理と特徴
　　（b）　測定対象と機能
　　（c）　測定精度による用途
　　5･6･2　ディジタルオシロスコープ（digital　oscilloscope）
　　（a）　波形観測原理と特徴
　　（b）　トリガ法
　　（c）　FFT機能
　　5･6･3　PCインタフェース
　　（a）　種類と概要
　　（b）　用途
　　5･6･4　遠隔計測
　　（a）　インターネット環境
　　（b）　Web計測システムの概要
　　（c）　遠隔計測の例
　演習問題

6章　基本的な測定例
　6･1　低域周波数の電気量
　　6･1･1　直流の電圧，電流の測定
　　（a）　測定器の選定
　　（b）　接続方法
　　（c）　実験手順
　　（d）　データ整理
　　（e）　注意点
　　6･1･2　交流の電圧と電流の測定
　　（a）　測定器の選定
　　（b）　配線図
　　（c）　実験手順
　　（d）　データ整理
　　6･1･3　交流電力，力率，インピーダンスの測定
　　（a）　交流電力計の選定
　　（b）　交流電力測定の配線図
　　（c）　実験手順
　　（d）　データ整理
　　（e）　注意点
　　（f）　交流ブリッジによるインピーダンス測定
　　（g）　配線図
　　（h）　ブリッジ実験手順
　　6･1･4　周波数，位相の測定
　　（a）　測定器の選定
　　（b）　配線図
　　（c）　実験手順
　　（d）　データ整理
　　（e）　注意点
　　6･1･5　低抵抗と高抵抗の測定
　　（a）　測定器の選定
　　（b）　配線図
　　（c）　四端子法による低抵抗の測定手順
　　（d）　データ整理
　　（e）　注意点
　6･2　低周波数の磁気量
　　6･2･1　磁束の測定
　　（a）　計測器の選択
　　（b）　実験法　-接続図，手順（原理），注意点-
　　（c）　データ整理
　　6･2･2　磁束密度の測定
　　（a）　計測器の選定
　　（b）　実験法　-接続図，手順（原理），注意点-
　　（c）　データ整理
　　6･2･3　磁気損失（鉄損）の測定
　　（a）　計測器の選定
　　（b）　実験法　-接続図，手順（原理），注意点-
　　（c）　データ整理
　6･3　中・高域周波数の電磁気量
　　6･3･1　信号波形の測定
　　（a）　計測器の選択
　　（b）　実験法　-接続図，手順（原理），注意点-
　　（c）　データ整理
　　6･3･2　FFTアナライザによる周波数スペクトルの測定
　　（a）　計測器の選択
　　（b）　実験法　-接続図，手順（原理），注意点-
　　（c）　データ整理
　　6･3･3　スペクトルアナライザによる周波数スペクトルの測定
　　（a）　計測器の選択
　　（b）　実験法　-接続図，手順（原理），注意点-
　　（c）　データ整理
　　6･3･4　電流波形の測定
　　（a）　計測器の選択
　　（b）　実験法　-接続図，手順（原理），注意点-
　　（c）　データ整理
　　6･3･5　高周波･マイクロ波の電力測定
　　（a）　計測器の選択
　　（b）　実験法　-接続図，手順（原理），注意点-
　　（c）　データ整理
　　6･3･6　Qの測定
　　（a）　計測器の選択
　　（b）　実験法　-接続図，手順（原理），注意点-
　　（c）　データ整理
　　6･3･7　インピーダンス?周波数特性の測定
　　（a）　計測器の選択
　　（b）　実験法　-接続図，手順（原理），注意点-
　　（c）　データ整理
　6･4　物理化学量の測定
　　6･4･1　長さ･変位の測定
　　（a）　測定器の選定
　　（b）　干渉計光学系
　　（c）　実験手順
　　（d）　注意点
　　6･4･2　圧力の測定
　　（a）　半導体圧力センサによる測定
　　（b）　ピエゾセンサによる測定
　　6･4･3　音の測定
　　6･4･4　光の測定
　　（a）　測定器の選定
　　（b）　配線図
　　（c）　実験手順
　　（d）　データ整理
　　（e）　注意点
　　6･4･5　温度の測定
　　（a）　温度センサの選択
　　（b）　熱電対による温度測定
　　（c）　熱電対の使用方法
　　（d）　熱電対使用時の注意点
　　（e）　放射温度計による温度測定
　　6･4･6　プラズマの計測
　　6･4･7　ガスの測定
　演習問題

7章　計測データの表現法
　7･1　データ処理
　　7･1･1　有効数字
　　7･1･2　測定値の求め方
　　（a）　データ数とばらつき
　　（b）　近似法
　　（c）　ノイズ処理
　　7･1･3　グラフ作成の要素
　　7･1･4　PCファイルの変換と保存・読み出し
　7･2　グラフ表示（表計算ソフトの活用法，グラフ化技法）
　　7･2･1　表計算ソフトの活用法
　　7･2･2　グラフ化技法
　7･3　プレゼン技法
　演習問題