計測工学

計測の類語には、計る、測る、量る、計量、測定、測量、実測、歩測、目測、測地、測深、観測、天測、秤量、量水、検温、計時などがあり、大昔から今日に至るまで、計測が様々な分野に関係していることが分かる。紀元前2600年頃に建てられたピラミッドの4辺は精確に4方位を示し、側壁と底面のなす角はほとんど52度であることが知られており、当時すでに高度な計測技術があったと推定される。また14～16世紀のルネッサンス期の3大発明は遠洋航海術、火薬および印刷術であるが、遠洋航海術の確立のためには羅針盤だけでなく精密天文観測用具と航海歴とが必要であった。18世紀後半に始まるイギリス産業革命は19世紀には急速に世界に伝わり、大きな工業革命となり、さらに同時期には我々が恩恵を受けている電気文明の歴史が始まり、現在の高度な技術に至っている。特に第2次大戦後、工学分野に限ると、機械系のエンジニアにも不可欠なプロセス制御やサーボ機構などの制御技術が急速に発展し、同時に計測技術の重要性が高まった。制御は、ある物理量を目標値に一致させる動作を行うため、電流、電圧、変位、速度、加速度、温度、圧力、液位などを測ることが必要となった。近年注目されている人工知能（ＡＩ）による認識にしても、深層学習としてニューラルネットワークを用いているが、その学習用データに様々な計測データが必要とされる。このように計測技術が人類の自然科学の発展に大きく貢献してきたことは明らかである。しかし、一口に“計測“と言っても、電気計測、機械計測、化学計測、土木計測、医用計測、環境計測やヒトの感性を測る感性計測と、その範囲は極めて広い。
　本書は機械系の学生を対象としていることを考慮し、長さを測るマイクロメータなどの機械式測定器具から、ロボットなどのサーボ機構における各種センサ、光や超音波を利用したセンサ、さらに画像計測に至るまで、機械工学を学ぼうとする学生にとって、時代に沿った計測工学に焦点を当てた内容となっている。さらに得られた計測データをどのように処理し、解析を行うかを丁寧に説明している。計測される物理量を電気信号に変換し、信号処理・解析がなされるので、電気の知識を必要とするが、各種センサの原理も含めて基本原理は記しており、その内容も高校の物理程度であるので、機械系の学生でも十分理解できると考える。これを機会に、機械系の学生の皆さんには、電気はもちろんであるが、そのほかの分野にも興味をもって、幅広い知識を習得されることを期待したい。