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書籍詳細

計測・制御テクノロジーシリーズ 1)

  計測技術の基礎

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山崎弘郎 東大名誉教授 工博 著

田中充 産業技術総合研究所 著

発行年月日:2009/04/10 , 判 型: A5,  ページ数:254頁

ISBN:978-4-339-03351-9,  定 価:3,888円 (本体3,600円+税)

ジャンル:

対象に関する不確かさを減らし,より明確な情報を得て,対象を正しく把握する計測技術の全体像を記した。さらに,最先端の技術を駆使して究極の安定性と不変性を目指しながら,常に変革を要請される計測標準技術についてまとめた。

【目次】

1. 計測とは
1.1 計測とセンシング
1.1.1 計測の目的と役割
1.1.2 計測,測定,計量,センシング
1.2 量の体系と計測対象のモデル
1. 計測とは
1.1 計測とセンシング
1.1.1 計測の目的と役割
1.1.2 計測,測定,計量,センシング
1.2 量の体系と計測対象のモデル
1.2.1 計測対象のモデル構築と量的表現
1.2.2 数式モデル,数値モデル
1.2.3 モデルと実際との差異
1.3 計測により得られる情報量
1.3.1 情報量
1.3.2 計測で得られる情報量
1.4 計測技術発展の歴史
1.4.1 質量の計測
1.4.2 時刻・時間の計測
1.4.3 長さの計測
1.4.4 電信と電気抵抗の計測
1.4.5 増幅器の利用
1.4.6 伝送と記録 - 時空間軸上のデータ移動 -
1.4.7 ディジタル技術の影響
1.4.8 ディジタル技術導入による計測の自動化と知能化
1.5 これからの計測技術の発展
1.5.1 計測対象空間の拡大
1.5.2 計測感度の拡大
1.5.3 計測対象のパラダイムの変化
1.6 まとめ

2. 計測の社会的役割と実例
2.1 知的基盤としての計量標準と単位量の体系
2.2 計測と科学的研究
2.2.1 火星の位置計測から導かれたケプラーの法則
2.2.2 火星の大気と土壌の分析
2.2.3 月までの距離の計測
2.3 産業計測
2.3.1 産業の品質管理と計測値の整合性
2.3.2 自動化と計測 - プロセス産業の自動制御 -
2.3.3 組立産業における対象認識
2.4 計量と取引
2.5 環境の計測
2.5.1 計測の広域性と同時性
2.5.2 地球環境のリモートセンシング - 環境汚染の監視 -
2.5.3 大気中の CO2 の計測
2.5.4 自動車排ガスの計測
2.6 医療と計測技術
2.6.1 人間対象の計測技術の課題
2.6.2 医療用画像計測技術
2.7 まとめ

3. 計測システムの構成 - 知るための仕組み -
3.1 計測システムの構造
3.1.1 計測システムのモデル
3.1.2 計測システムのモデルとノイズ
3.2 計測システムの機能
3.2.1 計測機器の基本的機能
3.2.2 センサによる情報獲得と信号変換
3.2.3 基準量との比較
3.2.4 結果の表示
3.2.5 校正とトレーサビリティー
3.2.6 ヒューマンインタフェース機能
3.3 測定の方式 - 偏位法と零位法 -
3.3.1 計測の評価 - 誤差から不確かさへ -
3.3.2 偏位法
3.3.3 零位法
3.3.4 信号の変換と増幅による基本的方式の変化
3.4 センサによる検出と変換
3.4.1 センサの変換機能
3.4.2 信号変換とエネルギー変換
3.4.3 受動形センサと能動形センサ
3.4.4 受動形センシングと能動形センシング
3.4.5 信号変換を支配する物理法則とセンサの構造 - 構造形センサと物性形センサ -
3.5 物理センサによる信号変換
3.5.1 力,微小変位センサ
3.5.2 位置,角度センサ
3.5.3 エンコーダ - 増減形と絶対値形 -
3.5.4 速度センサ,角速度センサ
3.5.5 流速,流量のセンサ
3.5.6 温度センサ
3.5.7 光,赤外線センサ
3.5.8 磁気センサ
3.6 化学センサの信号変換原理と構造
3.6.1 物質成分計測の課題 - 感度と選択性 -
3.6.2 感度と選択性を両立させる前処理
3.6.3 物質成分計測手法と機器の構造
3.7 化学センサによる変換
3.7.1 赤外線分光によるガス分析
3.7.2 pHセンサによる液体成分計測
3.7.3 固体電解質形酸素センサ
3.8 アナログ信号処理 - 計測信号処理のための電子回路技術 -
3.8.1 アナログ信号処理の基軸,振幅,時間,周波数
3.8.2 増幅 - 信号の振幅あるいはパワーの増強 -
3.8.3 インピーダンス変換および電圧比較回路
3.8.4 線形演算回路
3.9 A-Dインタフェースの信号処理
3.9.1 信号の符号化 - A-D変換とD-A変換 -
3.9.2 標本化によるサンプル値と量子化
3.9.3 A - D変 換
3.9.4 D - A変 換
3.10 まとめ

4. 計測の質を高める仕組み
4.1 計測の不確かさを増すノイズ
4.1.1 信号とノイズ
4.1.2 ノイズの発生源
4.1.3 信号対ノイズ比(SN比)
4.1.4 ノイズの遮へい技術
4.1.5 耐ノイズ性
4.2 信号選択技術
4.2.1 静的な選択構造
4.2.2 補償構造
4.2.3 差動構造
4.2.4 動的な選択行動
4.2.5 時間領域における表現
4.2.6 時間領域における信号の選択
4.2.7 周波数領域における表現
4.2.8 周波数領域における信号の選択
4.3 アナログ信号処理 - 信号選択のための電子回路技術 -
4.3.1 アナログ信号処理の基軸,振幅,時間,周波数
4.3.2 差動増幅回路
4.3.3 差動増幅器の応用
4.3.4 アナログフィルタ回路 - 周波数領域の処理 -
4.3.5 変調増幅器
4.3.6 電圧安定化回路
4.4 まとめ

5. 計測の評価と限界 - 不確かさ,精度,不確定性 -
5.1 計測の信頼性とトレーサビリティー
5.2 計測の信頼性と測定の不確かさ
5.3 質量測定の計測システムのモデルと測定量の推定
5.4 計測システムのモデルと推定の偏りと不確かさ
5.5 不確かさの原因
5.5.1 一様な確率分布と不確かさの起源
5.5.2 いろいろな確率分布と不確かさ
5.5.3 測定量の定義が不完全なための不確かさ
5.5.4 測定量の定義を文字どおり実現することができないための不確かさ
5.5.5 対象とする測定量を代表する測定資料が選ばれないための不確かさ
5.5.6 測定に対する環境条件とその影響が十分に知られていないことによる不確かさ
5.5.7 測定作業者による不確かさ
5.5.8 機器の分解能または識別限界が有限であることによる不確かさ
5.5.9 測定に使用する計量標準および標準物質の不正確な値に起因する不確かさ
5.5.10 測定の方法および手順に組み込まれる近似と仮定に基づく不確かさ
5.5.11 見掛け上の同一条件のもとでの測定量の繰返し観測の変動による不確かさ
5.5.12 評価できない不確かさ
5.6 不確かさの評価と表現
5.6.1 不確かさの表現方法
5.6.2 電気抵抗校正での不確かさ評価の事例
5.6.3 質量標準校正での不確かさ評価の事例
5.7 校正と計量標準供給

6. 単位と計量標準
6.1 量の体系と単位系
6.1.1 SIとその仲間
6.1.2 SI以外の単位
6.1.3 実用的な単位
6.2 計量標準
6.2.1 国際単位系(SI)のための計量標準
6.2.2 長さの単位の定義
6.2.3 質量の単位の定義
6.2.4 時間の単位の定義
6.2.5 電気量の単位
6.2.6 温度の単位
6.2.7 測光量の単位
6.2.8 物質量の単位
6.3 組立量などの国際計量標準
6.3.1 電離放射線の単位
6.3.2 圧力標準の単位
6.4 基礎物理定数
6.4.1 アボガドロ定数
6.4.2 万有引力定数
6.4.3 リドバーグ定数
6.4.4 基礎物理定数の調整

付録
引用・参考文献
索引

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