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書籍詳細

  基礎センサ工学

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稲荷隆彦 元近大教授 工博 著

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発行年月日:2001/09/17 , 判 型: A5,  ページ数:214頁

ISBN:978-4-339-03181-2,  定 価:2,700円 (本体2,500円+税)

ジャンル:

自動化やロボットなどにとって大切なセンサは,物理的な素子からコンピュータによる情報処理まで含んでいる。本書では実際の応用を想定して,半導体の概要と主なセンサ素子,およびシステムとしてのセンサ技術まで幅広く解説した。

【目次】

1. センサはシステムである
 1.1 感覚機能としてのセンサ
 1.2 センサシステムを構成する技術
 1.3 センサのいろいろなレベル
 1.4 センサ素子の使い方
1. センサはシステムである
 1.1 感覚機能としてのセンサ
 1.2 センサシステムを構成する技術
 1.3 センサのいろいろなレベル
 1.4 センサ素子の使い方

2. 半導体とその他の材料の性質
 2.1 エネルギー準位と光の発光,吸収
  2.1.1 エネルギー準位とはなにを表すか
  2.1.2 光の吸収と発光のしくみ
 2.2 半導体はどんな構造をもつか
  2.2.1 半導体とはなにか
  2.2.2 エネルギー準位による半導体の機能の説明
  2.2.3 pn接合とその機能
 2.3 半導体素子を流れる電流
  2.3.1 半導体の中の電流
  2.3.2 pn接合ダイオードの電流
 2.4 半導体と金属の境界
  2.4.1 オーミックコンタクトと整流作用
  2.4.2 ショットキー障壁とはなにか
 章末問題

3. 光のセンサ
 3.1 光による電流の変化
  3.1.1 光について
  3.1.2 半導体による光センサとは
 3.2 光導電形センサ
  3.2.1 光による導電率の変化
  3.2.2 光導電形センサの代表例:CdSセンサ
 3.3 光起電力形センサ
  3.3.1 光起電力と光電流の発生
  3.3.2 ホトダイオードの原理と実際例
 3.4 光センサの感度の表しかた
 章末問題

4. 温度のセンサ
 4.1 金属や半導体の電気抵抗のもつ性質
  4.1.1 金属の電気抵抗と温度
  4.1.2 半導体の電気抵抗と温度
 4.2 抵抗温度計
  4.2.1 白金抵抗体による温度センサ
  4.2.2 半導体による抵抗温度センサ:サーミスタ
 4.3 トランジスタによる温度センサ
 4.4 熱電対
  4.4.1 熱電対とは
  4.4.2 熱電対による測定法
  4.4.3 熱電対の種類
  4.4.4 熱電対の温度特性
 章末問題

5. 磁気に感ずるセンサ
 5.1 広い範囲をもつ磁気センサ
 5.2 ホールセンサ
  5.2.1 ホール効果とは
  5.2.2 センサへの応用
 5.3 磁気抵抗センサ
  5.3.1 磁気抵抗効果とは
  5.3.2 実際のセンサ
 5.4 磁気トランジスタ
 章末問題

6. 圧力のセンサ
 6.1 圧力の検出とは
  6.1.1 幅広い応用分野
  6.1.2 力の検出と圧力センサ
 6.2 ひずみセンサ
  6.2.1 ひずみによる抵抗の変化
  6.2.2 金属ひずみゲージ
  6.2.3 半導体ひずみゲージ
 6.3 半導体ひずみゲージを用いた圧力センサ
  6.3.1 半導体圧力センサの構造
  6.3.2 圧力センサの特性
 6.4 圧電効果とセンサ
  6.4.1 誘電体とは
  6.4.2 圧電効果
  6.4.3 センサへの応用
 章末問題

7. 機械の位置や速さの検出
 7.1 機械量のセンサの概要
  7.1.1 機械に取り付けるセンサ
  7.1.2 機械的な量の区分
  7.1.3 機械の駆動におけるセンサの利用
 7.2 変位や位置のセンサ
  7.2.1 ポテンショメータ
  7.2.2 差動変圧器
  7.2.3 マグネスケール
 7.3 回転角度のセンサ
  7.3.1 レゾルバ
  7.3.2 エンコーダ
 7.4 回転速度のセンサ
  7.4.1 タコジェネレータ(TG)
  7.4.2 パルスジェネレータ(PG)
 章末問題

8. 信号を増幅する電子素子
 8.1 増幅のための電子素子
 8.2 バイポーラトランジスタ
  8.2.1 バイポーラトランジスタとは
  8.2.2 バイポーラトランジスタの特性と見方
 8.3 電界効果トランジスタ
  8.3.1 電界効果トランジスタの構造
  8.3.2 FETの種類と応用
 章末問題

9. システム的機能をもつセンサ
 9.1 センサシステムの考え方
 9.2 自動車のセンサと制御
  9.2.1 空気と燃料の制御
  9.2.2 エンジン制御でのセンサ利用の特徴
 9.3 信号処理が重要なセンサ:合成開口レーダ
  9.3.1 基本的な考え方-結像-
  9.3.2 計算による結像の例-ビームホーミングアンテナ-
  9.3.3 合成開口レーダの意義
 9.4 センサシステムの特徴
 章末問題

10. 二次元をみる-イメージング技術
 10.1 二次元分布をみる方法
  10.1.1 画像はどのようにして作られるか
  10.1.2 光の画像の入力方法
 10.2 ビデオカメラの構成と特徴
 10.3 CCDを用いたイメージセンサ
  10.3.1 イメージセンサの基本事項
  10.3.2 CCDの動作原理
 10.4 CCD利用以外の二次元センサ
  10.4.1 XY走査形イメージセンサ
  10.4.2 CIDセンサ
 10.5 イメージセンサではない光位置センサ
  10.5.1 PSDセンサの原理
  10.5.2 二次元位置検出の実際
 章末問題

11. センサ信号の処理
 11.1 センサ信号はどのように処理されるか
 11.2 演算増幅器(オペアン)の基本
  11.2.1 オペアンの特徴
  11.2.2 オペアンによる増幅回路
  11.2.3 オペアンの応用回路
  11.2.4 ホトダイオードの信号増幅
 11.3 ディジタル化の方法
  11.3.1 アナログ‐ディジタル変換器とは
  11.3.2 I/Oポートの役割
 章末問題

12. 超音波を利用したセンサシステム
 12.1 超音波とはどんな波か
  12.1.1 超音波の伝わりかた
  12.1.2 超音波の反射
 12.2 超音波の発信と受信
  12.2.1 送受信素子の種類
  12.2.2 送受信子の例:圧電形センサ
 12.3 超音波応用センシングの基本方式
  12.3.1 パルスの送信と反射波の検出
  12.3.2 超音波による検出能力を決めるもの
  12.3.3 検出結果の表示とイメージング
  12.3.4 反射法以外の応用方式
 12.4 超音波センシングの実際
  12.4.1 空気中での応用
  12.4.2 水中での応用
  12.4.3 医療分野での応用
  12.4.4 金属内部での応用
 章末問題

13.赤外線を利用する
 13.1 赤外線も電磁波
  13.1.1 赤外線とはどの範囲の波をいうか
  13.1.2 光の放射
 13.2 赤外線の検出器
  13.2.1 半導体の検出器
  13.2.2 温度センサの利用
 13.3 赤外線によるセンシングの目的と方法
  13.3.1 赤外線による対象物の検出
  13.3.2 温度の計測
 13.4 赤外線画像の検出
  13.4.1 赤外線画像と普通の画像の違い
  13.4.2 赤外線カメラの構成
  13.4.3 赤外CCD(IRCCD)を用いたカメラ
 章末問題

14. 光応用センシング
 14.1 いろいろある光の応用
  14.1.1 光が広く利用される理由
  14.1.2 光の性質をもとにした応用分野
 14.2 光線による幾何光学の応用
  14.2.1 三角測量法による距離検出
  14.2.2 光切断法とはなにか
 14.3 光の波長特性の利用
  14.3.1 色の表しかた
  14.3.2 色の測定が必要なとき
 14.4 光の波動的性質の利用
  14.4.1 光の波動的性質とその使い方
  14.4.2 光の干渉と応用
  14.4.3 干渉測長機の原理
  14.4.4 波動的性質のその他の応用
 14.5 光強度分布-画像の利用
 章末問題

15. 画像の利用
 15.1 画像センシングの分野
  15.1.1 画像計測と画像認識
 15.2 画像処理システムはどのような構造をもつか
  15.2.1 画像処理のハードウェアの構成
  15.2.2 画像処理の機能の構成
 15.3 おもな画像処理技術
  15.3.1 画像のディジタルデータを変換する
  15.3.2 特徴抽出の処理
  15.3.3 判定の処理
 15.4 画像処理の応用システム
  15.4.1 基本的なロボットの視覚システム
  15.4.2 三次元視覚システムの課題
 章末問題

16.これからのセンサ技術
 16.1 新しいセンサ技術への期待
 16.2 期待される新しい技術

参考文献
章末問題解答
索引

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