大学の実験でよく使われる計測器

大学の実験で利用される計測器とは

大学では研究内容に応じて多種多様な計測器を使用しています。
それぞれ用途や使い方が異なるのはもちろん、同系統の計測器でも機種によって特徴に違いがあるので、実験で計測器が必要になった場合はじっくり比較検討して選びましょう。
大学の実験で使用する計測器は数多く存在しますが、今回はその中からいくつか厳選したものの特徴を紹介します。

主要な電気計測器の特徴を紹介

電気計測器は計測したい対象に合わせて電圧計、電流計、電力計の3種類がラインナップされています。
電圧計/電流計/電力計の計測器はこちら

ベクトル電圧計8508A（KEYSIGHT）

RF電圧と位相を手軽に計測できる全自動同調受信機です。
狭帯域測定手法の採用により、90dB以上のダイナミック・レンジおよび10μVの感度を兼ね備えているため、微少な信号も測定できるところが特徴です。

測定精度も高く、2つの入力チャネル間の位相差を＋180～-180度のフルレンジにわたって、最低でも0.1度の分解能で測定できることから、電気長や位相ひずみ、インピーダンスといったほかの測定にも応用可能です。
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クランプオンハイテスタ AC/DC電流計3109（HIOKI 日置）

交・直両用の直流電流計測器です。
0～最大2000Aまで幅広く測定できるため、バッテリーから電力系統に至るまで試験できます。

クランプセンサ部には高透磁率磁性材とホール素子が使われているため、交流・直流のどちらも高精度に計測可能。直流電流に関してはゼロセンタができるので、±表示で数値を読み取ることも可能です。

直流は波形観測用、交流は記録用の出力端子がそれぞれついており、過渡的電流波形の観測や電流記録も行えるなど、実験に便利な機能も付帯されています。
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パワーアナライザPW6001-06（HIOKI 日置）

モーター・電力変換効率を高い精度で計測できる電力計測器です。
従来の機種に比べて周波数帯域とサンプリングの性能が10倍も高くなっており、広く、かつフラットな周波数特性を保有。

電力測定にとって重要な高角度・広帯域・高安定性を兼ね備えており、より詳しい電力解析を実現しています。また、入力信号を5MS/sでダイレクトにサンプリングし、2MHzの測定帯域を実現。折り返し誤差のないPWM波形の電力解析を可能としています。
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光関連計測器の特徴を紹介

光関連計測器は、紫外線や赤外線、マイクロ波、光パルス、光損失などを測定する計測器です。機種によって計測できる対象が異なるため、用途に合わせて選ぶ必要があります。
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光ロステストセット (センサー/光源付) MS9020D/MA9622A/MS0909A（アンリツ）

LED/LD光源と光パワーメーターを一体化した光損失計測器です。
連続光だけでなく、270kHzや1kHz、2kHzの変調光機能を搭載しており、漏洩光の影響をさほど受けずに広ダイナミックレンジの測定を行うことができます。

また、反射率の測定は1.3μm帯のシングルモードファイバーにより0～40dBの範囲で測定可能。

一方で光パワーメーターとしても3波長で5nmステップの波長校正機能が各検出器に装備されているため、正確に絶対値を直読することができます。ハンディタイプなので持ち運びにも便利で、扱いやすい計測器として好評です。
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光波長計TQ8325（アドバンテスト）

レーザー、発光ダイオードの発光波長や周波数を高精度で測定できる光計測器です。波長測定では0.48～1.6μm、光周波数測定では187THzから625THzの範囲をそれぞれ簡単に測定可能。
いちいち入力コネクタを差し替える必要はないので、手軽に測定できるところが特徴です。なお、測定確度は±5ppm±1カウント、波長分解能0.001nm、光周波数分解能100MHzの高分解能で測定するので、正確性は抜群です。

また、偏差測定を開始した時の最初の結果を基準とし、次回以降の基準との差を取って表示する偏差測定機能も搭載。光周波数や波長の変動分を測定したいときに役立ちます。
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スペクトラムアナライザの特徴を紹介

電気信号や電磁波に関する周波数と電力を測定する電気計測器です。
周波数ごとの強度を分析し、2次元表示させることができます。
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リアルタイムスペクトラムアナライザ RSA3303A（テクトロニクス）

高度化するRF信号のトランジェントを確実に補足・解析できるスペクトラム・アナライザです。
一般的な掃引型のスペクトラムアナライザでは見ることができないたくさんの信号をシームレスに取り込んで、RF周波数のスパン内で保存できる機能を持ち合わせています。

一度取り込んだRF信号は周波数領域や時間領域、モジュレーション・ドメインの時間相関をとって表示・解析できます。

また、瞬時ノイズをシームレスに取り込んで時間・周波数・レベルを3D表示できるノイズ測定や、16QAMなどのデジタル変調信号を使ってアンプの歪み測定を行えるなど、幅広いアプリケーションにも対応。

用途や目的に合わせていろいろなシーンに使える万能型のスペクトラムアナライザです。
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スペクトラムアナライザ MS2667C（アンリツ）

9kHz～30GHzの周波数をカバーできるスペクトラムアナライザです。高安定推奨発振器を標準装備しており、高C/Nおよび優れたひずみ特性を持ち合わせているところが特徴。

1Hz分解能の周波数カウンタや、自動校正機能によって優れたレベル確度を保証する高確度測定などの基本性能にも長けており、簡単な操作で計測することが可能です。

それでいて本体は非常に小さく、標準装備時ならわずか15kgの軽量化に成功。価格帯も従来品に比べてリーズナブルなので、気軽に導入しやすいスペクトラムアナライザとして好評です。必要に応じてオプションも取り入れれば、より幅広い用途・目的・シーンに活用できます。
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まとめ

・大学の実験に使用する計測器は用途や目的、シーンに合わせて選ぼう

計測器と一言にいっても電力計から光計測器、スペクトラムアナライザまでさまざまな種類があり、それぞれ用途や特徴が大きく異なります。

同じジャンルの計測器であっても、メーカーや機種によって使い勝手や付帯している機能に違いがありますので、大学の実験に使うときは目的やニーズと合致しているかどうかしっかり確認することが必要です。

計測器はリーズナブルな物から高価な物までいろいろありますが、予算が足りないときは中古の計測器を購入するという方法もあります。

中古と言っても程度のよい物であれば大学の実験にも十分活用できるので、型落ちモデルなどを中心に探してみることをおすすめします。