| 1章 電気電子計測について |
| 1.1 計測とは 1 |
| 1.2 計測と測定の関係 2 |
| 1.3 計測システム 3 |
| 1.3.1 計測技術 3 |
| （a） 信号変換技術 |
| （b） センサ技術 |
| 1.3.2 計測装置 4 |
| （a） センサ素子 |
| （b） 増幅素子 |
| （c） 電気電子計測装置 |
| 1.4 電気電子計測の関連話題 5 |
| 1.4.1 不確かさと情報量 5 |
| （a） 情報量の表現 |
| （b） 計測値の情報量 |
| 1.4.2 失敗学的整理 6 |
| （a） センサ機能不良の場合 |
| （b） 計測値に対する信頼性低下の場合 |
| 1.4.3 安全基準 8 |
| （a） 統計的表現 |
| （b） 品質管理 |
| （c） 安全と安心 |
| 演習問題 9 |
| 2章 センシングの技術 |
| 2.1 センシングの基本機能 11 |
| 2.2 情報媒体による分類 12 |
| 2.3 電気・磁気利用のセンシング 13 |
| 2.3.1 電圧センサ 13 |
| （a） 高抵抗 |
| （b） 分圧抵抗 |
| （c） 計器用変圧器 |
| 2.3.2 電流センサ 14 |
| （a） 低抵抗 |
| （b） 分流抵抗（シャント抵抗） |
| （c） 計器用変流器 |
| （d） ロゴウスキーコイル（カレントトランス） |
| 2.3.3 磁気センサ 16 |
| （a） サーチコイル |
| （b） ホール素子 |
| （c） 磁気抵抗素子 |
| （d） SQUID |
| 2.4 電波・光利用のセンシング 20 |
| 2.4.1 電波センサ 20 |
| （a） マイクロ波アンテナ |
| 2.4.2 光センサ 21 |
| （a） フォトダイオード |
| （b） フォトトランジスタ |
| （c） 光導電セル |
| （d） 光電子増倍管 |
| （e） 分光器 |
| 2.4.3 イメージセンサ 23 |
| （a） CCD素子 |
| （b） CMOS素子 |
| 2.5 変位・力利用のセンシング 24 |
| 2.5.1 電気量センサ 26 |
| （a） 可動コイル形 |
| （b） 可動鉄片形 |
| （c） 電流力計形 |
| （d） 誘導形 |
| （e） 静電形 |
| 2.5.2 圧力センサ 26 |
| （a） ブルドン管 |
| （b） ダイアフラム |
| （c） 圧電素子 |
| 2.5.3 音・超音波センサ 27 |
| （a） マイクロフォン |
| （b） 圧電素子（ピエゾ効果） |
| 2.6 熱利用のセンシング 28 |
| 2.6.1 温度センサ 30 |
| （a） 熱電対 |
| （b） サーミスタ |
| 2.6.2 光センサ 30 |
| （a） 焦電素子 |
| 2.6.3 ガスセンサ 31 |
| （a） 熱-抵抗変換形素子 |
| （b） 熱電対 |
| 演習問題 32 |
| 3章 電気電子計測の対象 |
| 3.1 分類と相互関係 34 |
| 3.1.1 大きさの表現 35 |
| 3.1.2 計測対象の分類 35 |
| 3.2 信号波形 36 |
| 3.2.1 直流と交流 37 |
| （a） 直流信号 |
| （b） 交流信号 |
| （c） 電気角と角周波数 |
| 3.2.2 表示法 37 |
| （a） 瞬時値と位相 |
| （b） 平均値と実効値 |
| （c） 複素ベクトル |
| 3.3 電気量 39 |
| 3.3.1 低周波帯域 40 |
| （a） 電圧・電流 |
| （b） インピーダンス・アドミッタンス |
| （c） 直列共振・並列共振 |
| （d） 交流電力 |
| 3.3.2 高周波帯域 40 |
| （b） 平均電力 |
| （c） 分布インピーダンス |
| 3.4 磁気量 43 |
| 3.4.1 磁界 45 |
| （a） 右ネジの法則 |
| （b） ローレンツ力 |
| （c） アンペアの法則 |
| 3.4.2 磁束密度 45 |
| 3.4.3 磁気損失 46 |
| （a） ヒステリシス曲線 |
| （b） ヒステリシス損失とうず電流損 |
| 3.5 物理化学量 48 |
| 3.5.1 物理量 50 |
| （a） 変位 |
| （b） 圧力 |
| （c） 音 |
| （d） 電磁波・光 |
| （e） 熱 |
| （f） スペクトル |
| 3.5.2 化学量 50 |
| （a） ガス種 |
| （b） ガス濃度 |
| 演習問題 52 |
| 4章 測定と評価の方法 |
| 4.1 国際単位系 52 |
| 4.1.1 単位と標準化 53 |
| 4.1.2 メートル条約 53 |
| 4.1.3 国際単位系 54 |
| （a） 時間 |
| （b） 長さ |
| （c） 質量 |
| （d） 熱力学的温度 |
| （e） 光度 |
| （f） 物質量 |
| （g） 電流 |
| 4.1.4 SIにおける電気磁気単位の組み立て 55 |
| 4.1.5 SI接頭語 58 |
| 4.1.6 単位の標記 59 |
| 4.2 標準器 60 |
| 4.2.1 単位の標準 60 |
| 4.2.2 電流の標準器 60 |
| 4.2.3 量子標準 60 |
| （a） 量子電圧標準 : ジョセフソン量子電圧標準 |
| （b） 量子抵抗標準 : 量子ホール効果抵抗標準 |
| 4.2.4 実用標準 63 |
| （a） ウインストン標準電池 |
| （b） 標準電圧発生装置（ツェナーダイオード） |
| （c） トーマス形標準抵抗器 |
| 4.2.5 トレーサビリティ 66 |
| 4.3 測定法の分類 66 |
| 4.3.1 零位法と偏位法 67 |
| 4.3.2 補償法 68 |
| 4.3.3 置換法 68 |
| 4.3.4 直接測定と間接測定 68 |
| 4.4 信号とノイズ 68 |
| 4.4.1 ノイズ 68 |
| 4.4.2 SN比（SNR） 69 |
| 4.4.3 雑音指数（ノイズフィギュア） 70 |
| 4.5 信号選択技術 70 |
| 4.5.1 概要 70 |
| 4.5.2 時間領域での信号選択 71 |
| （a） 時間変動する信号 |
| （b） 測定値の変化がゆっくりしていることを活用する : 平滑化 |
| （c） 測定値の周期性を取り出す : 相関関数 |
| （d） 測定値の特定の周期に注目する : 周期加算 |
| （e） 周波数を選別する : フィルタリング |
| 4.5.3 空間領域での信号選択 76 |
| （a） 既知のモデルで影響量の効果を取り除く : 補償 |
| （b） 測定値の対称性でノイズを取り除く : 差動 |
| 4.6 精度の概念 78 |
| 4.6.1 ばらつきと偏り 78 |
| 4.6.2 誤差と不確かさ 79 |
| 4.6.3 分布と標準偏差 79 |
| 4.6.4 「不確かさ」の表現 82 |
| （a） Aタイプ標準不確かさ |
| （b） Bタイプ標準不確かさ |
| （c） 合成不確かさ |
| （d） 拡張不確かさ |
| 4.6.5 不確かさの標記 82 |
| 4.6.6 測定機器の精度と等級 84 |
| 演習問題 85 |
| 5章 電気電子計測器の機能と種類 |
| 5.1 基本機能 87 |
| 5.2 センシング 87 |
| 5.2.1 電圧センサ 90 |
| 5.2.2 電流センサ 91 |
| （b） 分流抵抗 |
| （c） カレントトランス |
| （d） ホール素子 |
| 5.2.3 磁気センサ 92 |
| 5.2.4 温度センサ 93 |
| 5.3 信号調節 94 |
| 5.3.1 インピーダンス整合（impedance matching） 94 |
| 5.3.2 信号増幅・減衰回路，インピーダンス変換 95 |
| （a） 増幅回路 |
| （b） 減衰回路 |
| （c） インピーダンス変換 |
| 5.3.3 ノイズ低減回路 98 |
| 5.4 A/D・D/A変換 100 |
| 5.4.1 サンプリング定理（sampling theorem） 100 |
| 5.4.2 量子化（quantization）と量子化誤差（quantization error） 107 |
| 5.4.3 サンプル＆ホールド回路（sample and hold circuit） 108 |
| 5.4.4 A/D変換 112 |
| （a） 二重積分形A/D変換 |
| （b） 逐次比較形A/D変換 |
| 5.4.5 D/A変換 115 |
| （a） 重み付け抵抗を用いたD/A変換器 |
| （b） R-2Rはしご形抵抗を用いたD/A変換 |
| 5.5 アナログ計測器 115 |
| 5.5.1 指示計器の分類 117 |
| （a） 可動コイル形計器（moving-coil type instrument） |
| （b） 可動鉄片形計器（moving-iron type instrument） |
| （c） 電流力計形計器（electrodynamic type instrument） |
| （d） 整流形計器（rectifier type instrument） |
| （e） 熱電形計器（thermocouple type instrument） |
| （f） 誘導形計器（induction type instrument） |
| （g） 静電形計器（electrostatic type instrument） |
| 5.5.2 アナログテスタ（analog tester） 118 |
| （a） 測定原理と特徴 |
| （b） 測定対象と機能 |
| （c） 測定精度による用途 |
| 5.5.3 高周波計器 119 |
| （a） 交流ブリッジ（ac bridge） |
| （b） Qメータ |
| （c） 電子インピーダンス計（インピーダンスアナライザ） |
| 5.5.4 アナログオシロスコープ（analog oscilloscope） 122 |
| （a） 波形観測の基本原理 |
| （b） 二現象観測 |
| （c） プローブ（probe） |
| 5.6 ディジタル計測器 123 |
| 5.6.1 ディジタルマルチメータ（digital multimeter） 123 |
| 5.6.2 ディジタルオシロスコープ（digital oscilloscope） 128 |
| （a） 波形観測原理と特徴 |
| （b） トリガ法 |
| （c） FFT機能 |
| 5.6.3 PCインタフェース 130 |
| （a） 種類と概要 |
| （b） 用途 |
| 5.6.4 遠隔計測 133 |
| （a） インターネット環境 |
| （b） Web計測システムの概要 |
| （c） 遠隔計測の例 |
| 演習問題 134 |
| 6章 基本的な測定例 138 |
| 6.1 低域周波数の電気量 140 |
| 6.1.1 直流の電圧，電流の測定 144 |
| （a） 測定器の選定 |
| （b） 接続方法 |
| （c） 実験手順 |
| （d） データ整理 |
| （e） 注意点 |
| 6.1.2 交流の電圧と電流の測定 144 |
| （b） 配線図 |
| 6.1.3 交流電力，力率，インピーダンスの測定 146 |
| （a） 交流電力計の選定 |
| （b） 交流電力測定の配線図 |
| （f） 交流ブリッジによるインピーダンス測定 |
| （g） 配線図 |
| （h） ブリッジ実験手順 |
| 6.1.4 周波数，位相の測定 148 |
| 6.1.5 低抵抗と高抵抗の測定 150 |
| （c） 四端子法による低抵抗の測定手順 |
| 6.2 低周波数の磁気量 150 |
| 6.2.1 磁束の測定 152 |
| （a） 計測器の選択 |
| （b） 実験法 -接続図，手順（原理），注意点- |
| （c） データ整理 |
| 6.2.2 磁束密度の測定 154 |
| （a） 計測器の選定 |
| 6.2.3 磁気損失（鉄損）の測定 156 |
| 6.3 中・高域周波数の電磁気量 160 |
| 6.3.1 信号波形の測定 162 |
| 6.3.2 FFTアナライザによる周波数スペクトルの測定 164 |
| 6.3.3 スペクトルアナライザによる周波数スペクトルの測定 164 |
| 6.3.4 電流波形の測定 166 |
| 6.3.5 高周波.マイクロ波の電力測定 167 |
| 6.3.6 Qの測定 168 |
| 6.3.7 インピーダンス-周波数特性の測定 170 |
| 6.4 物理化学量の測定 174 |
| 6.4.1 長さ.変位の測定 175 |
| （b） 干渉計光学系 |
| （d） 注意点 |
| 6.4.2 圧力の測定 176 |
| （a） 半導体圧力センサによる測定 |
| （b） ピエゾセンサによる測定 |
| 6.4.3 音の測定 177 |
| 6.4.4 光の測定 177 |
| 6.4.5 温度の測定 178 |
| （a） 温度センサの選択 |
| （b） 熱電対による温度測定 |
| （c） 熱電対の使用方法 |
| （d） 熱電対使用時の注意点 |
| （e） 放射温度計による温度測定 |
| 6.4.6 プラズマの計測 180 |
| 6.4.7 ガスの測定 181 |
| 演習問題 183 |
| 7章 計測データの表現法 183 |
| 7.1 データ処理 185 |
| 7.1.1 有効数字 187 |
| 7.1.2 測定値の求め方 189 |
| （a） データ数とばらつき |
| （b） 近似法 |
| （c） ノイズ処理 |
| 7.1.3 グラフ作成の要素 189 |
| 7.1.4 PCファイルの変換と保存・読み出し 190 |
| 7.2 グラフ表示（表計算ソフトの活用法，グラフ化技法） 191 |
| 7.2.1 表計算ソフトの活用法 193 |
| 7.2.2 グラフ化技法 194 |
| 7.3 プレゼン技法 195 |
| 演習問題 201 |
| 索引 203 |
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