伊藤(文)・張研究室へようこそ(レーザ計測・光ファイバ計測)

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島根大学HP

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機械・電気電子領域HP

学部

●機械・電気電子工学基礎セミナー(前期:月曜9,10限、張先生)(分担)
張先生の分担では、アントレプレナーシップに関する講義、技術英語に関する講義、レーザ技術、ロボティクス、プログラマブル論理デバイスなどに関するお話をします。担当分の課題は下記の通りです。
・技術英語のワークシート(2回分)
・履修生各自がスタートアップを一社選び、調査して発表してもらいます。

●電気システムI(前期:火曜5,6限、張先生)(分担)
電気エネルギーと機械エネルギーとの間のエネルギー変換の原理からそれを行う機器の動作原理を習得し、発電、変電、電動力応用の基礎知識を養います。
磁気回路を介して機械エネルギーと電気エネルギーとの相互変換を行う回転機、磁気回路を介して電気エネルギーの形態変換を行う変圧器の構造と動作原理を理解し、各機器の特性および用途について学びます。

●センサー工学(前期:火曜7,8限、伊藤先生)(2017年度以前の入学生が対象、分担)
伊藤先生の分担では、光センサー技術の理解のため、光波の干渉、回折などの光学の基礎を学びます。これをもとに、干渉計、望遠鏡、レーダー、光反射計などのセンシング技術を学びます。人間の目も望遠鏡に似たセンサーの1つとして取り上げます。

●回路理論Ⅱ(前期:水曜1,2限、伊藤先生)
回路理論の応用範囲は広く、電気・電子工学の基本中の基本です。交流回路理論やフーリエ変換を学ぶことは、単に電気回路の動作を理解するだけにとどまらず、電波や光波の伝搬現象を学ぶことにもなります。これらはどれも『波動』という概念でとらえることができ、それらの解析方法の基本は共通です。簡単な基本さえ理解しておけば、いろいろな分野の専門家に驚くほど短時間でなることができます。

●機械・電気電子工学実験III(前期:木曜5~10限、張先生)(分担)
機械・電気電子工学分野に関係した機械、電気電子機器について原理と動作の理解をはかります。実験結果の分析・解析能力、報告書の作成能力を身につけるとともに、創造力を養成します。全体を2グループに分け、それぞれ機械分野および電気電子分野を実施します。そして、プレゼンテーションとレポートで総合的に評価します。

●電気電子工学応用(後期:火曜3,4限、張先生)(分担)
張先生の分担では、光ファイバとその通信応用について講義します。担当分の課題は下記の通りです。
・光ファイバを使った応用の原理と方法について調査し、自分のアイデアを加えてその方法が将来どのように発展できるかについて考察する。

●機械・電気電子工学実験II(後期:火曜5~10限、張先生)(分担)
張先生の分担は下記の2テーマです。
・テーマ3:マイクロプロセッサ
マイクロプロセッサを広義に捉えればその意味するところの範囲は広いです。一つは,それをハードウエアレベルで捉えることができ,他の一つはソフトウエアレベルで捉えることができます。本実験では、この両方の意味で比較的バランスのとれているマイクロプロセッサ、ここでは、その機能からマイクロコントローラと呼ぶにふさわしいArduino(アルドゥイーノ)と呼ばれるマイクロプロセッサを搭載した機器と周辺デバイスを対象として、そのマイクロコントローラとしての基本的な機能の理解、ソフトウエア開発の方法の取得、これらに基づく周辺機器の制御・操作方法の基本的な設計方法と実装方法を学び、取得します。
・テーマ4:電気回路の過渡現象
電気回路が定常状態になるためにはある程度の時間がかかります。この現象を過渡現象と言います。過渡現象は、エネルギー蓄積要素としてのインダクタLまたはキャパシタCを回路に含むことにより起こり,抵抗Rだけの回路では過渡現象は起こりません。これらエネルギー蓄積要素LまたはCを一つだけ含む回路を単エネルギー回路と言い、複数個のLおよびCを含むものを複エネルギー回路と言います。過渡期間において回路の電圧・電流を時間関数として求めるためには,時間を変数とする微分方程式を解く必要があります。このとき,LまたはCを一つだけ含む場合(1次系)には、1階微分方程式で、またL及びCを両方含む場合(2次系)には2階微分方程式でそれぞれ回路を表現することができます。本実験では、1次及び2次系の回路について過渡状態における電圧・電流を観測し,実際に微分方程式を解いた結果と比較し過渡現象について理解します。

●基礎実験(後期:木曜5~10限、張先生)(分担)
物理学と工学で習得すべき基本的な現象と法則を対象とし、実験を通じて物理法則の理解を深めるとともに、基本的な実験器具・装置の使用方法を習得します。また、実験データを分析する能力、および報告書を作成する能力を養成します。

●電子回路II(後期:木曜7,8限、張先生)
本講義では、FPGAについて学びます。FPGA とは Field Programmable Gate Array の略で、直訳すると「現場で書き換え可能な論理回路の多数配列」となります。簡単に言えば、論理回路設計を即座にその場でハードウェア言語(HDL)などを用いて修正したり変更したり出来るデバイスです。FPGAは、通信機器やデータセンター、産業機器から家電にまで搭載されています。1980年代から存在する技術ですが、通信量の肥大化、ビッグデータの活用、AIの登場、さらにFPGA自体の性能向上に伴い需要が高まり近年市場が拡大しています。本講義では、ディジタル回路、HDL、FPGA設計、高位合成、FPGAと関連するHWなどについて学びます。
※内容にボリュームがあり、大変かもしれませんが、有用な技術ですので是非修得してほしいと思います。

 

大学院

●コヒーレント光工学(後期:水曜3,4限、伊藤先生)
”コヒーレント”とは、”揺らぎの小さいきれいな波”を意味する言葉です。レーザ光はコヒーレントで、自然光(太陽や電灯の光)は”インコヒーレント"(in-は否定を表す接頭語)であると言います。津波はコヒーレントな波です。音叉から出てくる音はコヒーレントで、街の騒音は大抵はインコヒーレントです。
コヒーレントなレーザ光は、電波と同じようにその振幅と位相を観測することができます。これを使って、無線通信と同じように電磁波と位相を使った光通信が可能になり(これをコヒーレント光通信という)、レーダーのようなセンシング技術を実現することができます。
一方で、光のインコヒーレントな性質、つまり、限られた条件でしか干渉しない、という性質をうまく利用する計測技術もあります。それらを理解するには、確率と統計を使って光の揺らぎを定式化する理論(コヒーレンスの理論)が必要です。

 

講義資料