授業科目名	計測工学
時間割番号	TAM332
担当教員名	張本　鉄雄
開講学期・曜日・時限	前期・火・III	単位数	2
＜対象学生＞
先端材料理工学科3年生、過年度生
＜授業の目的＞
本講義は計測工学の基礎、主な機械・電気・光学測定方法を中心内容として講義し、受講者に計測工学の基本とその応用能力を身につけることを目的とする。計測についての基本的事項から、計測手法、測定結果の取り扱い、最先端の量子計測の基礎までの内容を講義する。
＜本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー＞（能力・資質）
工学部>先端材料理工学科向け 記号 コンピテンシー（能力・資質）   AM-A 専門 1.基礎的知識 物理学 ○ AM-B 2.専門的知識・技術 融合科学技術 ◎
＜到達目標＞  到達目標とは
目標NO 説明 コンピテンシーとの対応 AM 1 計測の原理、主な計測方法及びその応用について理解する。 AM-A 2 理工学系学生として基本的な実験結果の分析能力、実験データの解析能力を身につける。 AM-A 3 最先端の量子現象を利用した精密計測技術についてもその基礎を理解する。 AM-B
＜成績評価の方法＞
目標No 割合 評価の観点 1 40% テスト・課題で該当する項目を正しく説明できたか否かを評価する 2 40% テスト・課題で該当する項目を正しく説明できたか否かを評価する 3 20% 課題で該当する項目を正しく説明できたか否かを評価する 合計 100%
＜授業の方法＞
本講義は基本的に面接授業で実施する。新型コロナウイルスの感染状況に応じて、面接授業中にマスク着用、適切な距離等の基本的な感染症対策を講じながら講義を行う。また、必要に応じて、Zoom等によるライブ授業に変更することもある。実施方法等はCNSにおいてアナウンスする。
＜受講に際して・学生へのメッセージ＞
予備知識として微積分、確率・統計の基礎が必要である。
＜テキスト＞
西原主計, 山藤和男，松田康広, 計測システム工学の基礎, 森北出版社, ISBN:9784627664432
＜参考書＞
(未登録)
＜授業計画の概要＞
1 タイトル 計測工学の概要 事前学習 事後学習 予習内容：最小二乗法 事後課題：統計法による取得単位の評価 授業内容 計測工学の必要性 基礎学力テスト 2 タイトル データ 事前学習 事後学習 事前予習：データの基礎 事後課題：中央値と平均値(詳細はmoodleに掲示) 授業内容 データの分類、データから情報を導き出す方法、実験データの記録 パレートの法則（参考）、GIGO（参考） 3 タイトル 測定の誤差と精度 事前学習 事後学習 事前学習：JIS(日本工業規格) 事後課題：有効数字の練習問題(詳細はmoodleに掲示) 授業内容 JIS、数値の丸め方法、有効数値の仕組み、有効数字の一般処理方法 4 タイトル 有効数字の表示と誤差の伝搬 事前学習 事後学習 事前学習：微小量の近似計算、テイラー展開 事後学習：有効数字の誤差伝播に関する計算 授業内容 有効数字の意味、有効数字の表示方法、有効数字による誤差伝播計算、有効数字の計算（乗算、除算、加減算）、データの代表値とバラツキ、母集団、標本と試料 5 タイトル 誤差の伝わり方 事前学習 事後学習 検討課題：標準偏差と平均値との関係、中央値と平均偏差との関係（詳細はmoodleに掲示） 授業内容 平均値、平均偏差、分散、標準偏差、中央値、データの尖度・歪度、データの規格化、正規分布 相関（相関の強さ、相関係数、決定係数） 誤差（誤差の原因、誤差の分類） 6 タイトル 誤差の伝播理論 事前学習 事後学習 事前学習：ニュートンの近似 事後学習：誤差の伝搬の理論基礎 授業内容 誤差の分類（復習）、精密度と正確度、測定値と真値、誤差の伝播の理論基礎、 7 タイトル 誤差の伝播（多数回測定の場合） 事前学習 事後学習 演習課題：円錐体体積の測定誤差（詳細はmoodleに掲示） 授業内容 誤差等分の原理と応用例 8 タイトル 確度指数と確率誤差、回帰分析 事前学習 事後学習 予習内容：正規分布 事後学習内容：誤差関数 検討課題：正規分布のFWHM、変曲点、EXCELによる正規分布の計算 授業内容 正規分布と誤差関数、確度指数、確率誤差（中央誤差）、回帰分析の必要性、単回帰分析 9 タイトル 回帰分析の続き 事前学習 事後学習 検討課題：Super-Gaussian関数のFWHM 授業内容 決定係数(寄与率)と自由度調整済み寄与率、直線の回帰分析、多項式関数の回帰分析、指数関数の回帰分析、ほかの関数の回帰分析、Super-Gaussian関数」 10 タイトル 計測の基礎、情報量 事前学習 事後学習 調査課題：IoTにおけるセンサー（センシング技術）の役割 授業内容 計測の定義、計測システム、インタフェース、計測のニーズ（産業構造パラダイムの変遷） 量と情報量 11 タイトル 国際単位系 事前学習 事後学習 検討課題：キログラムの定義（詳細はmoodleに掲示） 授業内容 基本単位の定義方法、物的な意味と関係する物理計算、単位と次元との関係、次元解析 12 タイトル 次元解析 事前学習 事後学習 検討課題：次元解析（詳細はmoodle掲示） 授業内容 数値と接頭語の使い方、物理量の次元、任意量の次元、無次元量、次元解析 13 タイトル センサーの基礎 事前学習 事後学習 検討課題：スマホカメラのダイナミックレンジ 計算課題：RC回路の時定数 授業内容 計測情報の流れ、計測装置、接触・準接触・非接触計測 計測器の性能指数（感度、測定範囲、スパン、ダイナミックレンジ、分解能、直線性、応答時間・時定数） 14 タイトル 光センサー 事前学習 事後学習 予習内容：半導体のpn結合、光電効果 授業内容 光センサーの分類、フォトダイオード、光電子増倍管 15 タイトル 光計測の基礎 事前学習 事後学習 予習内容：二光波干渉 検討課題：圧電素子とその応用 授業内容 光干渉を用いた変位計測（マイケルソン干渉計、マッハ－ツェンダ干渉計） 16 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 17 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 18 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 19 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 20 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 21 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 22 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 23 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 24 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 25 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 26 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 27 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 28 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 29 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 30 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容
＜備考＞
オフィスアワー：A1-215の教員室で質問・相談を受ける。