2024年 理工学部 シラバス - 機械工学科
設置情報
| 科目名 | 計測工学 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 機械工学科 | 学年 | 3年 |
| 担当者 | 関谷 直樹 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 木曜3 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | F43M |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 計測工学では物理量を測定するセンサーから出力されるアナログ信号をアナログ信号処理，データの採取，デジタル信号処理，データの誤差・精度の評価まで計測のすべてを扱う．この授業では以下の項目の理解を学修到達目標とする． ①誤差．精度の評価をすることができる ②基本的な機械的および電気・電子的計測技術の原理を説明することができる． ③センサーから出力される電気信号をアナログ処理する回路を説明することができる． ④計測条件を設定することができる． ⑤採取されたデータをデジタル処理することができる． |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
板書を中心とした対面授業． 学習到達目標に従って，内容別に小テストと課題を計5回課す． |
| 履修条件 | 電気の基礎Ⅱを履修していることが望ましい． |
| ディプロマ・ポリシー（DP）及びカリキュラム・ポリシー（CP）との関連 | 本授業科目はDP3及びCP3に該当しています. |
授業計画
| 第1回 | 講義の目的，履修上の注意，計測工学の基礎 ・計測とその目的 ・単位と標準 ・物理量間の演算，次元 | 【事前学修】シラバスの内容を確認し、教科書1ページから21ページを読み，理解できない箇所をまとめる． 【事後学修】教科書，ノートを用いて復習する． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
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| 第2回 | 測定の基本的手法 ・直接測定と間接測定 ・絶対測定と比較測定 ・偏位法と零位法 | 【事前学修】教科書22ページから29ページを読み，理解できない箇所をまとめる． 【事後学修】教科書，ノートを用いて復習する． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第3回 | 測定誤差，測定精度 ・誤差の原因 ・測定値の統計的分布 ・誤差の回避・低減 ・偶然誤差の性質と正規分布 ・正確さと精密さ ・計測機器の確度 | 【事前学修】教科書30ページから39ページを読み，理解できない箇所をまとめる． 【事後学修】教科書，ノートを用いて復習する． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第4回 | 測定データの統計的処理 ・有効数字 ・算術平均 ・誤差の伝播 ・最小二乗法 | 【事前学修】教科書39ページから50ページを読み，理解できない箇所をまとめる． 【事後学修】教科書，ノートを用いて復習する． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第5回 | 小テスト1/2および解説 | 【事前学修】第1回から4回の復習をし，テストに備える． 【事後学修】CANVASの解答例を参照し，わからなかったところを教科書，ノートを用いて復習する． | 【事前学修】3時間 【事後学修】1時間 |
| 第6回 | 計測システムの基本構成，信号変換 ・情報源，検出部，信号処理部，表示部，制御装置，信号伝送 ・アナログ信号とディジタル信号 ・アナログ信号処理 | 【事前学修】教科書54ページから70ページを読み，理解できない箇所をまとめる． 【事後学修】わからなかったところを教科書，ノートを用いて復習する． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第7回 | ディジタル信号処理 ・サンプリング ・A-D変換 ・D-A変換 | 【事前学修】教科書71ページから81ページを読み，理解できない箇所をまとめる． 【事後学修】課題に取り組み理解を深める．次回の講義内で解説する． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第8回 | ディジタル信号処理 ・不規則雑音 ・雑音除去 ・高速フーリエ変換 | 【事前学修】教科書81ページから99ページを読み，理解できない箇所をまとめる． 【事後学修】課題に取り組み理解を深める．次回の講義内で解説する． | 【事前学修】2時間 【事後学修】2時間 |
| 第9回 | センサーの特性 ・センサーの静特性 ・センサーの動特性 | 【事前学修】教科書99ページから105ページを読み，理解できない箇所をまとめる． 【事後学修】気になるセンサーのデータシートから静特性・動特性の特性を調べる． | 【事前学修】2時間 【事後学修】1時間 |
| 第10回 | 小テスト2/2および解説 | 【事前学修】第6回から9回の復習をし，テストに備える． 【事後学修】CANVASの解答例を参照し，わからなかったところを教科書，ノートを用いて復習する． | 【事前学修】3時間 【事後学修】1時間 |
| 第11回 | 機械式センサ ・機械的拡大 ・弾性変形 ・サイズモ系 ・ジャイロ効果 | 【事前学修】教科書107ページから119ページを読み，理解できない箇所をまとめる． 【事後学修】講義で紹介された原理を用いたセンサーについて調べる． | 【事前学修】2時間 【事後学修】1時間 |
| 第12回 | 電気電子式センサⅠ ・抵抗変化 ・容量変化 | 【事前学修】教科書119ページから129ページを読み，理解できない箇所をまとめる． 【事後学修】課題に取り組み理解を深める．次回の講義内で解説する． | 【事前学修】2時間 【事後学修】4時間 |
| 第13回 | 電気電子式センサⅡ ・電磁誘導 ・圧電効果 ・ゼーベック効果 | 【事前学修】教科書130ページから139ページを読み，理解できない箇所をまとめる． 【事後学修】講義で紹介された原理を用いたセンサーについて調べる． | 【事前学修】2時間 【事後学修】1時間 |
| 第14回 | 各種センサーの紹介Ⅰ 最終課題レポートの説明 | 【事後学修】最終課題レポートを作成する． | 【事後学修】3時間 |
| 第15回 | 各種センサーの紹介Ⅱ | 【事後学修】最終課題レポートの作成の続きを行う． 解説はCANVASで行う． | 【事後学修】4時間 |
その他
| 教科書 |
前田良昭，木村一郎，押田至啓 『計測工学（改訂版）[978-4-339-04485-4]』 機械系教科書シリーズ８ コロナ社 2020年 第1版
内容が多岐にわたっており量が多いため，重要な点に絞って講義する．
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| 参考書 |
南茂夫，木村一郎，荒木勉 『はじめての計測工学 改定第2版[978-4-06-156511-1]』 講談社サイエンティフィク 2012年 第2版
中沢信明 他 『センサーの基本と実用回路』 コロナ社 2012年 第1版
「はじめての計測工学」は図が多く説明も詳しい．
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| 成績評価の方法 及び基準 |
小テスト25点×2回，課題10点×3回，最終課題20点，計100点で評価し，60点以上を合格とする． |
| 質問への対応 | 教室，研究室で受け付ける． E-mailでも受け付ける． |
| 研究室又は 連絡先 |
関谷直樹：タワー・スコラ 1701室 03-3259-0737 sekiya.naoki@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
火曜 駿河台 12:10 ～ 13:20
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| 学生への メッセージ |
計測技術を理解することは研究・開発分野では必須の知識となる．卒業研究でも活かせる知識ですので単位にこだわらず受講してください． |