概要:
今日,あらゆる産業分野において様々な種類・形態のセンサが使われており,生産管理、品質管理,各種制御等に不可欠なものとなっています。本講は,将来産業界で活躍する技術者として必要なセンサ技術の基礎知識(種類,基本構成,動作原理,基本特性等)と,その応用の実際について学習します。
授業の進め方・方法:
毎回の授業は、基本的な事柄を説明した後、演習で理解を深める。授業最後には小テストを行う。
注意点:
試験の成績を70%,平素の学習状況(小テスト,レポート等を含む)を30%の割合で総合的に評価する。実務に応用できる専門基礎知識として,到達目標に対する達成度を試験等において評価する。
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
センサ技術総論: |
エネルギー変換型センサとエネルギー制御型センサの特長を理解し、説明できる。
|
2週 |
半導体センサ:半導体センサを理解するための半導体材料の特長(共有結合やバンド構造)について学習する。 |
半導体の特長を理解し、センサに使われる基本特性を説明できる。
|
3週 |
半導体センサ:半導体センサを理解するための半導体材料の特長(p型、n型半導体、pn接合)について学習する。 |
半導体の特長を理解し、センサに使われる化合物半導体の特性を説明できる。
|
4週 |
半導体センサ:半導体センサを理解するための半導体材料の特長(光電効果、熱電効果、磁電効果など)について学習する。 |
半導体の特長を理解し、センサに使われる半導体特有の現象を説明できる。
|
5週 |
磁気センサ:磁気センサを用途別美分類し,その中のリードスイッチや動作原理とその応用について学習する。 |
磁気センサの動作原理を理解し、またリードスイッチの動作原理を理解できる。
|
6週 |
磁気センサ:Hall素子の動作原理とその応用について学習する。 |
Hall素子の動作原理を理解し、その動作回路を理解できる。
|
7週 |
圧力センサ:圧力センサのの動作原理について学習する。 |
圧力センサの動作原理を理解し、その動作回路を理解できる。
|
8週 |
化学センサ,バイオセンサ:各種化学センサ,バイオセンサの動作原理について学習する。 |
化学センサやバイオセンサの動作原理を理解し、その動作回路を理解できる。
|
2ndQ |
9週 |
光センサ:光計測における基本量,レーザ光の特徴,レーザ応用技術について学習する。 |
種々の光センサの動作原理を理解し、その動作回路を理解できる。
|
10週 |
光ファイバセンサ:光ファイバセンサの動作原理について,応用例と合わせて学習する。 |
光ファイバセンサで種々の物理量を計測する原理を理解し、説明できる。
|
11週 |
流れの計測:圧力・流速・流量を計測する原理と応用例について学習する。 |
圧力、流量、および流速をセンサを使って計測する原理を理解し、説明できる。
|
12週 |
長さの計測:長さを計測する原理とその応用例について学習する。 |
長さを計測するセンサの動作原理を理解し、適切なセンサを選択できる。
|
13週 |
温度センサ:接触型の温度センサの原理と応用例について学習する。 |
接触型の温度センサの動作原理を理解し、その動作回路を理解できる。
|
14週 |
温度センサ:非接触型の温度センサの原理と応用例について学習する。 |
非接触型の温度センサの動作原理を理解し、その動作回路を理解できる。
|
15週 |
センサ技術の将来について,これまでの発展の経緯から将来動向を学習する。
|
これまでのセンサ技術の開発状況から、今後のセンサについて方向性を検討することができる。
|
16週 |
|
|
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 | 電子工学 | 電子の電荷量や質量などの基本性質を説明できる。 | 2 | 前2 |
エレクトロンボルトの定義を説明し、単位換算等の計算ができる。 | 2 | 前2 |
原子の構造を説明できる。 | 2 | 前2,前3 |
パウリの排他律を理解し、原子の電子配置を説明できる。 | 2 | 前2,前3 |
結晶、エネルギーバンドの形成、フェルミ・ディラック分布を理解し、金属と絶縁体のエネルギーバンド図を説明できる。 | 2 | 前2,前3,前4 |
真性半導体と不純物半導体を説明できる。 | 2 | 前2,前3,前4 |
半導体のエネルギーバンド図を説明できる。 | 2 | 前2,前3,前4 |
pn接合の構造を理解し、エネルギーバンド図を用いてpn接合の電流―電圧特性を説明できる。 | 2 | 前3,前4 |
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。 | 2 | |
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。 | 2 | |
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。 | 2 | |
オシロスコープの動作原理を説明できる。 | 3 | |