計測工学

科目基礎情報

学校 岐阜工業高等専門学校 開講年度 平成29年度 (2017年度)
授業科目 計測工学
科目番号 0228 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 電子制御工学科 対象学年 4
開設期 通年 週時間数 1
教科書/教材 計測システム工学の基礎(森北出版)
担当教員 福永 哲也

目的・到達目標

モノづくりの過程で,対象物を正しく認識し理解するための測定という観点から,計測の原理・方法,実験データの精度,実験データの解析法などについての知識の習得する.具体的には以下の項目を目標とする.①計測の基礎知識について理解する。②データの誤差・統計的性質について理解する。③データの解析方法について理解する。④各種計測機器の構造や測定原理,測定方法を理解する。⑤信号の計測法について理解する。⑥信号の処理方法について理解する。

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安未到達レベルの目安
計測の基礎知識についての知識の習得(8割以上)計測の基礎知識についての知識の習得(6割以上)計測の基礎知識についての知識の習得ができていない
データの誤差・統計的性質について理解し,関連する問題を8割以上できることデータの誤差・統計的性質について理解し,関連する問題を6割以上できることデータの誤差・統計的性質について理解し,関連する問題をできない
データの解析方法について理解し,関連する問題を8割以上できることデータの解析方法について理解し,関連する問題を6割以上できることデータの解析方法について理解し,関連する問題をできない
各種計測機器の構造や測定原理,測定方法が理解(8割以上)できること各種計測機器の構造や測定原理,測定方法が理解(6割以上)できること各種計測機器の構造や測定原理,測定方法が理解できない
信号の計測法について理解し,関連する問題を8割以上できること信号の計測法について理解し,関連する問題を6割以上できること信号の計測法について理解し,関連する問題をできない
信号の処理方法について理解し,関連する問題を8割以上できること信号の処理方法について理解し,関連する問題を6割以上できること信号の処理方法について理解し,関連する問題をできない

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
モノづくりの過程で,対象物を正しく認識し理解するための測定という観点から,計測の原理・方法,実験データの精度,実験データの解析法などについての知識の習得する.
授業の進め方と授業内容・方法:
教科書および配布資料を用いた講義を基本として,演習,レポートを随時実施する.講義の内容で理解できなかった個所を学生自身で復習できるように,演習問題の自宅学習課題を与え,レポートを提出させる.
注意点:
講義の内容で理解できなかった個所を学生自身で復習できるように,演習問題の自宅学習課題を与え,レポートを提出させる.なお,成績評価に教室外学修の内容は含まれる.
学習・教育目標 :(D-3 計測・制御系)100%
JABEE 基準1(1):(d)

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 計測工学の概要とデータ処理のための表計算基礎(ALのレベルC) 計測工学の基礎的原理と,授業で利用する表計算ソフトの基本的仕組みを理解する.(教室外学修)表計算ソフト(Excel)の基本的使用法演習
2週 単位と標準 単位系の基礎を学ぶ.また,さまざまな単位標準と単位の組立を理解する.(教室外学修)各種単位の組み立てについて演習
3週 測定の誤差と精度1(誤差) 誤差とは何かを理解する.また,正規分布の仕組みを理解する.(教室外学修)誤差についての演習問題(Excel)
4週 測定の誤差と精度2(誤差の統計的性質1) 誤差が正規分布になる理由や有効桁の仕組みを理解する.(教室外学修)正規分布の性質に関する演習問題(Excel)
5週 測定の誤差と精度3(誤差の統計的性質2)(ALのレベルC) 誤差の性質や誤差の合成方法を理解する.(教室外学修)正規分布誤差に関する演習問題(Excel)
6週 最小二乗法 実験データの解析において重要な,最小二乗法の原理と利用法を理解する.(教室外学修)最小二乗法に関する演習問題(Excel)
7週 最小二乗法演習(ALのレベルC) 実験データの解析方法と考察の進め方を理解する.(教室外学修)最小二乗法に関する演習問題(Excel)
8週 中間試験
2ndQ
9週 データの補間 実験データの解析方法を理解する.(教室外学修)データの補間に関する演習問題(Excel)
10週 データの補間演習(ALのレベルC) 実験データに対する考察の進め方を理解する.(教室外学修)データの補間に関する演習問題(Excel)
11週 回帰分析と相関 数多くのデータを分析する方法を理解する.(教室外学修)回帰分析と相関に関する演習問題(Excel)
12週 回帰分析と相関演習(ALのレベルC) 実験データの関わりを理解する.(教室外学修)回帰分析と相関に関する演習問題(Excel)
13週 分散分析 検定の仕組みを理解する.(教室外学修)分散分析に関する演習問題(Excel)
14週 分散分析演習(ALのレベルC) 検定の方法を理解する.(教室外学修)分散分析に関する演習問題(Excel)
15週 前期のまとめ
16週
後期
3rdQ
1週 機械的測定1(長さ、角度、面) 実験で使用する計測機器の特性などを理解する.(教室外学修)機械的測定に関して、具体的な測定法に関するレポート作成
2週 機械的測定2(質量、力、圧力、流速、温度、材料硬さ等) 計測方法と計測機器を理解する.(教室外学修)械的測定に関して、具体的な測定法に関するレポート作成
3週 センサとセンシング1(センサの概略、空間量の計測) 計測機器の仕組みを理解する.(教室外学修)センサとセンシングに関して、具体的な応用例に関するレポート作成
4週 センサとセンシング2(力の計測、温湿度とガスの計測) 計測機器の仕組みを理解する.(教室外学修)センサとセンシングに関して、具体的な応用例に関するレポート作成
5週 センサとセンシング3(光と音の計測、磁界の計測) 光や音,磁界を利用した計測機器の仕組みを理解する.(教室外学修)センサとセンシングに関して、具体的な応用例に関するレポート作成
6週 信号の計測法1(アナログ前処理、ブリッジ回路) 計測に使用する回路を理解する.(教室外学修)オペアンプ利用法に関するレポート作成
7週 信号の計測法2(フィルタ) 計測に使用するフィルタを理解する.(教室外学修)フィルタに関する演習問題
8週 中間試験
4thQ
9週 信号の計測法3(フィルタ) 計測に使用するフィルタの利用法を理解する.(教室外学修)アクティブフィルタに関する演習問題
10週 信号の計測法4(ノイズ対策、ADコンバータ) 計測信号のノイズ対策とコンピュータへ入力するためのADコンバータの働きを理解する.(教室外学修)ノイズ対策、AD コンバータに関する演習問題
11週 信号の処理1(サンプリング、アベレージングとスムージング)(ALのレベルC) 得られたデータの仕組みとアベレージングやスムージングによる処理方法を理解する.(教室外学修)アベレージングとスムージングに関する演習問題(Excel)
12週 信号の処理2(相関関数) データの相関関数の働きを理解する.(教室外学修)相関関数に関する演習問題(Excel)
13週 信号の処理3(周波数領域における信号解析) (ALのレベルC) データを周波数領域で解析する方法を理解する.(教室外学修)フーリエ解析の基礎に関する演習問題(Excel)
14週 信号の処理4(FFT)(ALのレベルB) データのFFTでの処理法を理解する.(教室外学修)フーリエ解析に関する応用問題(Excel)
15週 後期のまとめ
16週

評価割合

中間試験期末試験課題小テスト合計
総合評価割合2002007525500
前期100100500250
後期1001002525250