機械計測法
 Mechanical Instrumentation
 担当教員:奥山 正明(OKUYAMA Masaaki)
 担当教員の所属:大学院理工学研究科(工学系)
 担当教員の実務経験の有無:
 開講学年:2年  開講学期:後期  単位数:2単位  開講形態:講義
 開講対象:機械システム工学科  科目区分:専門基礎科目・選択必修 
【授業の目的】
この科目は、〔CP1〕に対応しています。
1. 実験値に対して客観的にその有効性を立証するために不可欠な道具である「不確かさ解析」や測定値の相関と回帰に関する知識を得ることを目的とする。
2. 計測への理解を深めるために、データの取り扱いや数学的処理法等の基本的な知識を得ることを目的とする。
3. 最新測定法はその科学的原理の理解が必要である。機械工学、材料工学、エネルギー工学を例に計測の理解を深めることを目的とする。

【授業の到達目標】
この科目は、〔DP7〕に対応しています。
1. データの統計処理および数学的処理を行うことができる。【技能】
2.目的を達成するための測定法について提案することができ、さらにその測定の特徴や問題点、測定上の注意点について説明ができる。【知識・理解】

【授業概要(キーワード)】
単位と標準、不確かさと精度、確率統計の基礎、計測基礎論と基本的な量の計測法

【学生主体型授業(アクティブラーニング)について】
D-1.演習、実習、実験等を行う機会がある。:1~25%

【科目の位置付け】
この授業は、計測におけるデータの収集・分析などに関する専門知識と、各種計測法に関する基礎知識を習得するものであり、〔CP1〕、〔DP7〕を養成する科目である。

【授業計画】
・授業の方法
90分×15回の授業時間で講義と演習をおこなう。演習はレポートとして提出してもらう。
演習の解答例は、wecclassにて説明する。
・日程
授業は原則として以下のテーマと順序で行う。
第1週 授業のガイダンス及びSI単位
第2週 計測の不確かさ(平均/分散/標準偏差)
第3週 データ整理(相関)
第4週 データの最適化(回帰曲線)
第5週 試験(1)と解説
第6週 出力信号のフィルタリング
第7週 過渡応答
第8週 周波数解析
第9週 抵抗測定
第10週 試験(2)と解説
第11週 応力とひずみ計測
第12週 位置/加速度等の計測
第13週 流速等の計測
第14週 温度等の計測
第15週 試験と解説

【学習の方法・準備学修に必要な学修時間の目安】
・受講のあり方
1. 指定されているテキストを購入し、重要箇所は本文に線を引くなどして活用すること。
2. 私語や飲食等、他の受講生の迷惑になるような行為はしないこと。
3. 遅刻はしないこと。
4. 課題は指定された日時までにwebclassより提出のこと。
・授業時間外学習(予習・復習)のアドバイス
1. 前回までの講義内容を理解しておくこと。
2. 講義中で出てきた式の導出については各自で確認しておくこと。
3. 例題等には各自で確認しておくこと。
4. 予習・復習について
第1週 〔予習〕SI単位、工業単位について確認をしておくこと。〔復習〕課題(単位換算)を行いレポートとして提出すること。
第2週 〔予習〕テキスト(P11-13)で平均/分散/標準偏差を確認しておくこと。〔復習〕課題(平均/分散/標準偏差)を行いレポートとして提出す ること。
第3週 〔予習〕相関関係/相関係数を調べておくこと。〔復習〕課題(相関関係/相関係数)を行いレポートとして提出すること。
第4週 〔予習〕テキスト(P34-37)で回帰曲線を理解しておくこと。また、式の導出について試みておくこと。〔復習〕課題(回帰曲線)を行いレポー トとして提出すること。
第6週 〔予習〕テキスト(P53-59)でフィルタリングについて理解しておくこと。〔復習〕表計算ソフトを用いて課題(データの平滑化)を行いレポー トとして提出すること。
第7週 〔予習〕フ一次遅れと二次遅れについて確認をしておくこと。〔復習〕表計算ソフトを用いて課題(過渡応答)を行いレポートとして提出すること。
第8週 〔予習〕フーリエ級数について確認をしておくこと。〔復習〕表計算ソフトを用いて課題(周波数解析)を行いレポートとして提出すること。
第9週 〔予習〕テキスト(P70-79)で電圧測定/電流測定について理解しておくこと。〔復習〕課題(抵抗測定)を行いレポートとして提出すること。
第11週 〔予習〕テキスト(P129-143)で応力とひずみの計測について理解しておくこと。〔復習〕1ゲージ法について説明できるように理解すること。
第12週 〔予習〕位置と加速度の計測について確認をしておくこと。〔復習〕ポテンショメータ,加速度センサについて説明できるように理解すること。
第13週 〔予習〕テキスト(p144-149)について確認をしておくこと。〔復習〕ピトー管、熱線風速計、質量流量計の原理について説明できるように理解すること。
第14週 〔予習〕熱電対温度計について理解しておくこと。〔復習〕シングルエンド入力と差動入力の違い、光高温計、放射温度計の特徴について説明できるように理解すること。

【成績の評価】
・基準
1 到達目標で示した統計処理等(平均、標準偏差、相関)の計算ができる。
2 到達目標で示した数学的処理等(近似線、フィルタリング、過渡応答、周波数解析)について説明ができる。
3 到達目標で示した各種測定法(ひずみ測定、温度計測、流速測定、機械的センサ,電気電子センサ)について説明ができる。
以上が合格の基準です.
・方法
レポート(7回で30点)/中間と期末試験(3回,それぞれ30点、20点、20点)/合計100点満点とする。

【テキスト・参考書】
〔テキスト〕
鈴木亮輔 他著 計測工学 朝倉書店、補足としてプリントを配布する場合もある。
〔参考書〕
1. 棚沢・西尾・河村・笠木・吉田(共著)、伝熱研究における温度測定法、養賢堂、1985年.
2. 笠木・木村・西岡・日野・保原(編)、流体実験ハンドブック、朝倉書店、1997年.
3. (社)日本機械学会編、熱流体の新しい計測法、養賢堂、1998年.
4. 平田・岡本(編)、熱流体計測における先端技術、日刊工業新聞社、1996年.
5. 大澤・小保方(共著)、レーザ計測、裳華房、1994年.
6. 藤澤、熱流体の可視化と計測、コロナ社、2003年.
7. 前田・木村・押田、計測工学、コロナ社、2001年.
8. 稲荷、基礎センサ工学、コロナ社、2001年.
9. 西原・山藤、計測システム工学の基礎、森北出版、2005.
10.中村編、計測工学入門(第2版)、森北出版、2007.
11. 馬場・久池井、確率統計キャンパス・ゼミ、マセマ出版社

【その他】
・学生へのメッセージ
暗記するのではなく、理解することに心がけること。
レポートでは,パソコンを用いて書くこと。
・オフィス・アワー
授業時間外に学生の質問に答える「オフィス・アワー」を工学部6号館6-215において,火曜日の10:00~11:00の間に設けます.

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