2. 電気電子計測、計測と制御

電気計測は電気量（電圧、電流）そのものを計測することで、電子計測はセンサや電子回路を用いた計測とされている。一般的には、電気電子計測としてまとめて考えることが多い。電気電子計測は、電気量や電気信号をセンサや電子回路を用いて計測し、それらの信号を処理して情報を得る技術で、さまざまな分野で使用されており、次のようなものがある。

・電力計測：電力量、電圧、電流などを計測し、電力の消費量や使用状況を把握する。工場や家庭用の電力計などがある。
・電子計測：センサや電子回路を用いて、温度、圧力、湿度、光度、音響などの物理量を計測する。電子天秤や温度計、湿度計などがある。
・信号処理：電気信号を取得し、波形解析や周波数解析、デジタル信号処理などを行い、信号の特性を分析する。オシロスコープやスペクトラムアナライザーなどがある。
・制御システム：センサやアクチュエータ、コントローラを用いて、制御システムを構築する。工場の制御システム、ロボット、自動車などがある。

電気電子計測は、電気電子工学の基盤技術であり、現代の産業や社会に欠かせない技術である。

電圧の測定

電圧の測定は、電気量の測定の中で最も精度を高くし易いが、電圧計を接続したときの影響を考慮することが大切である。これは、計測器を使用するうえで共通ともいえる問題で、計測器が計測対象に影響（誤差の発生、負荷の影響、計測環境の変化、など）を与えることは常に考える必要がある。

このように電圧計を接続した場合、被測定電圧は電圧計の内部抵抗\(r\)の影響を 受ける。極端な例だが\(r=0\)なら、被測定電圧は\(V=0\)となってしまう。また、$$V_m = \frac{R}{\frac{R}{r} +1} I$$と式変形すると、\(r \rightarrow \infty\)のとき、\(V_m = RI\)となり、\(V_i\)に一致する。すなわり、電圧計の内部抵抗\(r\)は出来るだけ大きい（理想は\(\infty\)）方が良いことがわかる。

電圧測定の計測器【例】

電圧測定の計測器として、代表的なものとしてテスター、ディジタルマルチメータ、オシロスコープがある。

テスターは、主に回路の繋がりや断線の有無、いわゆる導通チェックや、電圧を確認するために使用される。一般的には、赤黒の2本のプローブを使用し、回路に接続して電圧や抵抗値を測定する。アナログ式のテスターでは、目盛りを読み取ることにより測定値を確認し、デジタル式のテスターでは数字で表示されるため、より正確な測定が可能である。

デジタルマルチメータは、テスターと同様に電圧、抵抗、電流などを測定するために使用されるが、より高度な機能を持っている。デジタルマルチメータには、さまざまな種類の測定モードがあり、抵抗値、電圧値、電流値、周波数、容量、温度などを測定することができる。デジタルマルチメータは、高精度で測定範囲が広く、機能が多様であり、デジタル表示によって正確に測定値を読み取ることができる。

オシロスコープは、電気信号の波形を観測するための計測器具であり、電子工学や通信工学などの分野で広く使用される。オシロスコープは、水平方向に時間軸、垂直方向に電圧軸を持ち、電気信号の波形を表示することができる。オシロスコープの画面には、波形が描かれる他に、時間軸や電圧軸のスケールが表示され、波形の周波数や振幅、位相差、パルス幅、立ち上がり時間などの特性を測定することができる。
オシロスコープは、アナログ式とデジタル式の2種類があります。アナログ式のオシロスコープは、電圧信号をアナログ的に処理して表示する。一方、デジタル式のオシロスコープは、信号をデジタル的に処理して表示する。デジタル式のオシロスコープは、高速な信号処理が可能であり、より高精度な波形測定ができる。

これらの計測器は、電気回路の測定やトラブルシューティングに欠かせない道具で、電気工事や自動車整備、家電修理、電子工作などの分野で使用される。

計測と制御