計測技術の基礎「改訂版」

計測技術への入門と計測技術の基盤である標準技術を解説。入門の部分では、技術の基礎を示し、計測の全体像を示すことを重視した。計量標準や不確かさに関する議論も扱っている。改訂版では、計量標準の単位がメートル条約体制下で２０１９年５月決議されたこと（ＳＩ基本単位の改訂）を機会に、その内容の紹介と産業・社会への影響を取り上げた。

本書では，科学技術の一つとしての計測技術の基本的な方法論を述べるとともに，社会の要請に応じて日々発展を遂げる計測技術が社会基盤となる要素をあわせて横断的に記載した。計測技術開発の目標は計測結果の信頼性の向上にあるものの，結果を得るまでの時間，結果を得るためのコストも同様に重要となる。本書を通して信頼性は不確かさを指標として評価することとし詳説し，また時間，コストは，計測技術を広く社会へ普及するための社会制度とのかかわりの点から計量標準供給，トレーサビリティーの説明を重要視した。これらを計測技術の方法論と併せて読むことにより，読者は社会の様々な局面で計測課題に柔軟に取り組むことができるだろう。

計測の概説として，第１章では，計測の目的を解説し，技術の発展と将来への展望を背景に全体像を示し，特に対象のモデル構築の重要性を強調した。計測のモデルは，計測技術の設計・開発及び評価にとって必須の項目である。

冒頭述べた計測の社会的役割について，第２章では，計測が社会で果たしている役割と，その中で解決を迫られる課題を述べた。読者は，計測に際しての課題解決，本シリーズの他の書への導入に当たって参考とすることができる。

計測をシステムとして捉えることのメリット，そしてその方法について，第３章では，計測対象を知るための仕組みを示しつつ計測システムを解説し，計測される量や対象に依存せず共通に使われる技術を示した。つぎに信号の変換の基本を解説し，実例として基礎的なセンサの原理や構造を述べた。読者の計測技術開発にあたってのセンサの選択に大いに役立つであろう。

計測結果の質を高める計測技法の基礎として，第４章では，不確かさが増すために計測の障害の原因となるノイズを排除し，得られる情報の質を高める構造や信号処理の基礎を解説した。読者の計測技術の設計や評価にあたっての適用技術の改良に大いに役立つであろう。

また，計測技術の信頼性評価の具体的方法について，第５章では，従来の誤差に代わって計測の評価を支配する不確かさについて，その原因を見極め，定量化し，正しく表現する手順を解説した。読者は，国際標準となりつつある計測結果への不確かさ記述要求へ対応できるであろう。

計量の標準となる単位及びその利用方法については，第６章では，計測結果が正確で客観性をもつための計測標準の確立について歴史的過程や高い安定性を実現する技術，その基礎となる単位系や物理定数など，また量の体系について解説した。特に，キログラム等の基本単位の定義については２０１９年５月に改訂された。そして，原器のような人工物や人為的取り決めによる取り決めに対して，新たに基礎物理定数など科学的に不偏性，普遍性，不変性の明らかな量に基づき基本量が定義されたので，その詳細を説明した。読者は高度な計測技術開発がその為に利用されたことを実感できるであろう。

本書の執筆は１〜４章は山崎，５，６章は田中が担当した。

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
　1.2.1　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
ほか

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