計測の基礎である測定法、測定誤差、雑音の処理法、単位と標準ならびに電圧、電流、抵抗、インピーダンスなどの電磁気量の測定法を通して、測定装置の基本的原理と使用方法を理解できることを目標とする。
概要:
本授業では計測の意義と測定との関係及び定測時に発生する測定誤差の要因と統計処理を学び、計測の重要性の理解度を深める。近代以降の産業発展の礎となった電気電子工学が扱う種々の電磁気量の発生原理と性質ならびに測定法を学習する。
授業の進め方・方法:
前期中間試験２０％、前期末試験２０％、後期中間試験２０％、学年末試験３０％、授業態度・学習への取り組み方１０％を総合的に評価し、総合評価５０点以上を合格とする。各試験は各達成目標に対応した内容の問題を出題する。試験問題のレベルは教科書、板書及び授業ノートと同程度とする。
注意点:
授業では関数電卓を使用する。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
計測の基礎 |
計測の意義と測定との関係、測定方法の種類を理解できる。
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| 2週 |
計測の基礎 |
測定値と真の値、誤差の種類と発生要因ならびに誤差の統計処理を理解できる。
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| 3週 |
単位と標準 |
単位系の基礎とＳＩ単位を理解できる。
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| 4週 |
単位と標準 |
基本単位標準、量子電気標準、校正とトレサビリティを理解できる。
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| 5週 |
直流電圧・電流・電力の測定 |
直流電圧・電流の計測機器の種類と原理ならびに電流の測定法を理解できる。
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| 6週 |
直流電圧・電流・電力の測定 |
電圧の測定法およびテブナン定理を用いた等価電圧源の計算法を理解できる。
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| 7週 |
直流電圧・電流・電力の測定 |
電力の測定法を理解できる。
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| 8週 |
抵抗の測定 |
抵抗とコンダクタンスの関係、抵抗の種類及び標準抵抗を理解できる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
抵抗の測定 |
抵抗の測定法の電圧電流計法を理解できる。
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| 10週 |
抵抗の測定 |
抵抗の測定法の直読形抵抗計を理解できる。
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| 11週 |
抵抗の測定 |
低抵抗、高抵抗及び面抵抗の測定法を理解できる。
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| 12週 |
交流電圧・電流・電力の測定 |
交流電圧・電流の原理と計算法を理解できる。
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| 13週 |
交流電圧・電流・電力の測定 |
交流電力の原理・計算法を理解できる。
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| 14週 |
交流電圧・電流・電力の測定 |
整流形計器と熱電形交流電流計などの原理と測定法を理解できる。
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| 15週 |
交流電圧・電流・電力の測定 |
三電圧計法と三電流計法ならびに誘導形電力量計の動作原理を理解できる。
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| 16週 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
インピーダンスの測定 |
インピーダンスとアドモタンスの関係およびリアクタンス素子の損失の表示を理解できる。
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| 2週 |
インピーダンスの測定 |
交流ブリッジによる測定法を理解できる。
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| 3週 |
インピーダンスの測定 |
Ｑメータを用いた測定法を理解できる。
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| 4週 |
インピーダンスの測定 |
位相測定を用いた電圧電流計法とＬＣＲメータによる測定法を理解できる。
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| 5週 |
波形計測、周波数の測定 |
記録計とオシロスコープによる測定法を理解できる。
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| 6週 |
波形計測、周波数の測定 |
周波数カウンタおよびウィーンブリッジによる測定法を理解できる。
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| 7週 |
波形計測、周波数の測定 |
ＬＣ共振周波数計およびリサージュ図形による測定法を理解できる。
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| 8週 |
磁気に関する測定 |
静磁界と磁束の関係および探りコイル法による磁界測定法を理解できる。
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| 4thQ |
| 9週 |
磁気に関する測定 |
ホール素子を用いた測定法を理解できる。
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| 10週 |
磁気に関する測定 |
ＳＱＵＩＤによる測定法および磁性材料の磁気特性に関す測定法を理解できる。
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| 11週 |
電磁界の測定 |
平面波と電界の測定法を理解できる。
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| 12週 |
電磁界の測定 |
単位のデシベル表示について理解できる。
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| 13週 |
電磁界の測定 |
磁界の測定法を理解できる。
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| 14週 |
光計測 |
レーザのパワー測定法を理解できる。
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| 15週 |
光計測 |
レーザの波長と周波数の測定法を理解できる。
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| 16週 |
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| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 電気回路 | 電荷と電流、電圧を説明できる。 | 3 | |
| オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。 | 3 | |
| キルヒホッフの法則を用いて、直流回路の計算ができる。 | 3 | |
| 合成抵抗や分圧・分流の考え方を用いて、直流回路の計算ができる。 | 3 | |
| ブリッジ回路を計算し、平衡条件を求められる。 | 3 | |
| 電力量と電力を説明し、これらを計算できる。 | 3 | |
| 正弦波交流の特徴を説明し、周波数や位相などを計算できる。 | 3 | |
| 平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。 | 3 | |
| 正弦波交流のフェーザ表示を説明できる。 | 3 | |
| R、L、C素子における正弦波電圧と電流の関係を説明できる。 | 3 | |
| 瞬時値を用いて、簡単な交流回路の計算ができる。 | 3 | |
| フェーザを用いて、簡単な交流回路の計算ができる。 | 3 | |
| インピーダンスとアドミタンスを説明し、これらを計算できる。 | 3 | |
| 正弦波交流の複素表示を説明し、これを交流回路の計算に用いることができる。 | 3 | |
| キルヒホッフの法則を用いて、交流回路の計算ができる。 | 3 | |
| 合成インピーダンスや分圧・分流の考え方を用いて、交流回路の計算ができる。 | 3 | |
| 重ねの理やテブナンの定理等を説明し、これらを交流回路の計算に用いることができる。 | 3 | |
| 直列共振回路と並列共振回路の計算ができる。 | 3 | |
| 交流電力と力率を説明し、これらを計算できる。 | 3 | |
| 電磁気 | 電荷及びクーロンの法則を説明でき、点電荷に働く力等を計算できる。 | 3 | |
| 電界、電位、電気力線、電束を説明でき、これらを用いた計算ができる。 | 3 | |
| 導体の性質を説明でき、導体表面の電荷密度や電界などを計算できる。 | 3 | |
| 誘電体と分極及び電束密度を説明できる。 | 3 | |
| コンデンサの直列接続、並列接続を説明し、その合成静電容量を計算できる。 | 3 | |
| 電流に作用する力やローレンツ力を説明できる。 | 3 | |
| 磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 3 | |
| 電子回路 | ダイオードの特徴を説明できる。 | 3 | |
| 計測 | 計測方法の分類(偏位法/零位法、直接測定/間接測定、アナログ計測/ディジタル計測)を説明できる。 | 3 | |
| 精度と誤差を理解し、有効数字・誤差の伝搬を考慮した計測値の処理が行える。 | 3 | |
| SI単位系における基本単位と組立単位について説明できる。 | 3 | |
| 計測標準とトレーサビリティの関係について説明できる。 | 3 | |
| 指示計器について、その動作原理を理解し、電圧・電流測定に使用する方法を説明できる。 | 3 | |
| 倍率器・分流器を用いた電圧・電流の測定範囲の拡大手法について説明できる。 | 3 | |
| A/D変換を用いたディジタル計器の原理について説明できる。 | 3 | |
| 電圧降下法による抵抗測定の原理を説明できる。 | 3 | |
| ブリッジ回路を用いたインピーダンスの測定原理を説明できる。 | 3 | |
| 有効電力、無効電力、力率の測定原理とその方法を説明できる。 | 3 | |
| 電力量の測定原理を説明できる。 | 3 | |
| オシロスコープの動作原理を説明できる。 | 3 | |
| オシロスコープを用いた波形観測（振幅、周期、周波数）の方法を説明できる。 | 3 | |