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電子計測 第１回目 講義資料
杉本 泰博
測定手法その１．置換法
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オーディオアンプの増幅度、周波数特性を求める。
困難な点： １．信号発生器では細かい調整は困難である。２．オーディオアンプの増幅度は非常に大きい。
解： 置換法を用いる。
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更に、アテネータはステップでしか変化しない。
つまり、測定値の読みは、b のごとくである。
そこで、微少変化では読みは比例すると仮定して、
1Sacab
Sa
測定値 で計算すると良い。
演習問題１．１
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ステップアテネ―タの最小ステップは１ｄBである。最初にオーディオアンプを通さずに信号源の信号電圧を計ったところ、交流電圧計の振れは３ページの図でｂの位置であったという。次にステップアテネ―タとオーディオアンプを通しての測定で、ステップ
アテネ―タでの目盛を８０ｄBに設定したところ、振れは図のa の位置に来たが、ｂの位置はもう少し下なので目盛りを８１ｄBに設定したところ、今度は目盛りがc の位置に来てしまった。
以上の事実より、オーディオアンプの増幅度はいくらであると言えますか？0.1ｄBまでの精度で答えなさい。
その２．零位法、 その３．偏位法
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バランスが取れれば水は行き来しなくなる。
インピーダンスブリッジもその一つ。
32
1
ZZ
ZZ x
2
31
ZZZZx
他に、３．編位法有り。
２．零位法
インピーダンスブリッジ
6
より、3
2
1
1 RLjR
RLj
CjR
R xx
xx
s
sxx CjR
LjRR
RRR
1
23131
2
312
31 0RRRRR
RRR
xx
実部
3131 01 RRCL
CjLjRR
sxsx
虚部
温度-電気変換 白金抵抗線
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（-200～500℃）
抵抗が温度によって変化する。0°における抵抗温度係数α白金・・・・0.0038
温度 t の抵抗値0℃の抵抗値
とすれば 1
1
∴ 11
7
における抵抗値 を測定しておいて を測定すれば
1 1
より温度 ｔ がわかる。
特 徴
感度は低いが、直線性がよく経時変化がきわめて小さい。特に白金は
1.3910 0.002（JIS規格0.5級）
熱電対
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ゼーベック効果を利用
2種の異なる金属をつなぎ合わせ、閉回路を作り、二つの接点に温度差与えると、一定方向に電流が流れる。
)のような起電力を生じる。
材質としては、
・ 白金 － 白金ロジウム（ＰＲ）・ クロメル ー アルメル（ＣＡ）・ 鉄 － コンスタンタン（ＩＣ）・ 銅 － コンスタンタン（ＣＣ）
特性
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測定範囲 ： 0～1700℃
熱電対策線を長く伸ばして計器まで接続すると、コスト高にもなり内部抵抗も大きくなるので、安価で低抵抗の補償導線を用いて延長する。
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光-電気変換 フォトダイオード
PN接合の所に出来ている空乏層部に光が当たると、電荷が発生する。（ホールや電子）空乏層内では逆バイアスによりドリフトして接合を横
切り、光電流が発生する。
pIkTqVII
1exp0
流れる電流の値は、
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検出回路
CMOSイメージセンサー
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演習問題１．２
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最初、Cの両端の電圧Vが５ [V]であった。図のようにCから一定の割合で電流
Iを引き抜くと、Cの両端の電圧は時間ｔとともにどのように変化するであろうか、図示しなさい。但し、V=0となった時点でIはゼロとなる、としましょう。
なお、C=1 [F], I=1 [A] とする。
セル構造および動作
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１次元の光検出（ＣＣＤ）
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電荷転送の仕組み
CCD： Charge Coupled Device
機械-電気変換 加速度センサー
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アナログデバイセズ社のカタログより抜粋
ひずみゲージ(Strain gage)
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ピエゾ抵抗効果
圧力により、その電気抵抗が変化する。
渦電流
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電磁誘導により、導体内にうず電流が生じる。
誘導されたうず電流による磁界は、プローブコイルの磁界を弱める。つまり、１次コイル（P）側のインビー
ダンスの以下および２次コイル誘起電圧の低下を招く。
表皮効果 → 磁界およびうず電流の浸透深さ (skin depth)
表面の1⁄ に減少
xp ⁄
深さxによる電流密度
2導電率 :抵抗率 の逆数 Ω /
（参考）
: 透磁率 H/m B/H B : 磁率速度 H : 磁界の大きさ
磁気-電気変換 ホール素子
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磁界の強さを測定
◎ ホール効果
半導体に電流 Ｉ を流し、その電流の方向と直角に磁界を加えると、電子・正孔はフレミングの法則により横方向に力を受ける。キャリアが片寄るため両側面の間に電位差を生ずる。
：ホ－ル係数 z： ホール素子の厚さ
： 磁束密 / I ： 電流
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N半導体38 ・
1
P半導体38 ・
1n ： 電子の濃度
P ： 正孔の濃度
また tan 抵抗率
キャリア移動度
ホール角
. ： x方向,y方向の
電界の強さ： ホールの移動度
ホール素子 1KGで100mV 感度は低いが温度依存性小さい -0.06%/℃
温度依存性小さい
（ガウス）
ホール発電機, 磁東計,マイクロ波電力計などに応用
WPT(Wireless Power Transfer )
空間を介して電力を伝送
利点・有線接続困難な機器への給電・漏電の危険がすくない・複数充電可能・接触による磨耗がない・接続の手間がかからない
岡山大学 鶴田研究室（2014年12月)http://www.mdd.ec.okayama-u.ac.jp/research.htmlより、図を引用
磁界共振方式
EE Times（2014年12月)http://eetimes.jp/ee/articles/1005/13/news089_2.htmlより図を引用
LC共振を利用した伝送方式→長距離の電力伝送が可能
コンデンサによる力率改善
磁界共振方式の回路図
LCの共振周波数で電力を伝送するため受電される電圧が交流となる。
