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計測・モニタリング技術―化学計測・計装の最先端とその応用―

Measurement and Monitoring Technologies
―Frontiers and Applications of Chemical Measurement and Instrumentation―

計測・モニタリング技術は,科学や産業,社会を支える基盤技術!最先端の化学分析技術,プロセス産業におけるシステム技術を詳述!様々な分野における実際の計測・モニタリングの応用事例を紹介!

商品概要

略称
計測・モニタリング
商品 No.
bk7320
発刊日
2011年07月01日(金)
ISBN
978-4-7813-0406-9
体裁
B5版,213頁
価格
69,120円(税込)
発行
シーエムシー出版
問い合わせ
(株)R&D支援センター TEL:03-5857-4811 MAIL:info@rdsc.co.jp
監修
山下善之   東京農工大学 大学院工学研究院 教授
著者
山下善之   東京農工大学 大学院工学研究院 教授
榊原 潤   筑波大学 大学院システム情報工学研究科 准教授
井藤浩志   (独)産業技術総合研究所 計測フロンティア研究部門 主任研究員
久保真治   (独)日本原子力研究開発機構(JAEA)
         原子力水素・熱利用研究センター ISプロセス信頼性確証試験グループ
長家康展   (独)日本原子力研究開発機構(JAEA)
         原子力基礎工学研究部門 炉物理研究グループ
船津公人   東京大学 大学院工学系研究科 化学システム工学専攻 教授
金子弘昌   東京大学 大学院工学系研究科 化学システム工学専攻 博士課程
加納 学   京都大学 大学院工学研究科 化学工学専攻 准教授
鄭  立   (株)山武 技術開発本部 主席技師
笹岡英毅   (株)山武 サービス技術本部 サービス技術2部 課長代理
源吉 聡   横河電機(株) IA事業部 マーケティングセンター 課長代理
喜多井剛志  (株)山武 アドバンスオートメーションカンパニー マーケティング部
米山 徹   千代田化工建設(株) 制御システム部
久保内昌敏  東京工業大学 大学院理工学研究科 化学工学専攻 教授
山下 亨   出光興産(株) 販売部 石炭事業室 石炭・環境研究所 主任研究員
寒川誠二   東北大学 流体科学研究所 教授
高見昭憲   (独)国立環境研究所 地域環境研究センター 広域大気環境研究室 室長
大原寿樹   横河電機(株) 科学機器事業部 営業部 システム分析推進課
佐藤義雄   荏原実業(株) 計測器・医療本部 技術部参事
勝木雅人   横河電機(株) ソリューション営業統括本部
         VPS開拓本部 エネルギーコンサルティング部 部長
三澤健太郎  東京工業大学 資源化学研究所 特任助教
藤井正明   東京工業大学 資源化学研究所 教授,統合研究院 ソリューション研究機構 教授
発刊にあたって
 現象や状況を正しく把握することは,あらゆる判断を行うための基本です。そのために計測・モニタリング技術は欠かせないものであり,社会を支える基盤技術として極めて重要です。古くから,様々な技術が研究・開発され,科学の発見や社会の安全,産業の発展に大きく貢献してきましたが,最近,エレクトロニクスや情報通信技術の進歩とともに,計測・モニタリング技術も大きく変貌を遂げています。

 本書は急速に発展しつつある,計測・モニタリング技術の最先端研究・開発と実際の応用例について,化学関連分野を中心に包括的な情報を提供できるような内容を目指しました。先端化学計測のみならず,プロセス産業界で実際に使われている計装システムに関する最先端技術と,関連分野におけるさまざまな応用例まで含んでいる点で,従来の書籍とは一線を画しています。

 本書が,今後の研究開発や応用のために少しでもお役に立てれば幸いです。
書籍・DVDの内容
第1章 総論
                                     (山下善之)
1 はじめに
2 センシング・分析技術
3 システム化技術
4 計測・モニタリング技術の応用
5 おわりに


第2章 先端計測分析技術
1 レーザ誘起蛍光法による水の温度と濃度の計測(榊原 潤)
  1.1 はじめに
  1.2 蛍光強度
  1.3 濃度の計測
  1.4 蛍光染料の最適濃度
  1.5 消光について
  1.6 温度の計測
  1.7 二色LIF法への発展
  1.8 その他の応用例

2 原子間力顕微鏡による精密ナノ計測(井藤浩志)
  2.1 原子間力顕微鏡装置の特徴
  2.2 原子間力顕微鏡装置
  2.3 形状測定のためのカンチレバー選択と測定モード
  2.4 測定例
  2.5 液中アプリケーション
  2.6 ナノ物性計測とカンチレバー
  2.7 おわりに

3 放射線によるオンライン組成計測(久保真治,長家康展)
  3.1 化学プロセスシステムにおける放射線利用計測
    3.1.1 化学プロセスシステムにおける組成計測
    3.1.2 放射線を利用する計測の特徴
  3.2 放射線源と検出器
    3.2.1 放射線の種類
    3.2.2 放射性同位体
    3.2.3 密封線源
    3.2.4 放射線の検出器
  3.3 放射線と物質との相互作用
    3.3.1 光子と物質との相互作用
    3.3.2 中性子と物質の相互作用
  3.4 放射線による組成計測方法
    3.4.1 放射線密度計による組成計測
    3.4.2 厚さが一定でない試料の組成計測
    3.4.3 放射線透過によるイオウ成分計測
    3.4.4 石油・水・ガス混合物の成分比率計測
    3.4.5 試料のかさ密度を補正する中性子線源による水分量計測
    3.4.6 熱化学水素製造プロセスに用いる溶液の組成計測


第3章 システム技術
1 ソフトセンサー―測定困難な対象を高精度で推定する技術―(船津公人,金子弘昌)
  1.1 ソフトセンサーとは
  1.2 ソフトセンサーの役割
  1.3 ソフトセンサーの課題
  1.4 ソフトセンサーの研究例
  1.5 おわりに

2 多変量統計的プロセス管理(加納 学)
  2.1 はじめに
  2.2 主成分分析
  2.3 主成分分析に基づく多変量統計的プロセス管理
  2.4 寄与プロットによる異常原因の特定
  2.5 動特性の取り扱い
  2.6 バッチプロセスの管理
  2.7 品質変数の取り扱い
  2.8 様々な運転条件への対処
  2.9 独立成分分析の利用
  2.10 おわりに

3 プロセス・オートメーション用センサー・ネットワーク(鄭 立)
  3.1 はじめに
  3.2 プロセス・オートメーション用センサー・ネットワークとは
  3.3 プロセス・オートメーション用センサー・ネットワークへの技術要求
    3.3.1 通信信頼性
    3.3.2 実時間性
    3.3.3 通信距離
    3.3.4 防爆・防水対応
    3.3.5 消費電力
    3.3.6 長期安定供給
  3.4 プロセス・オートメーション用センサー・ネットワークの分類
    3.4.1 4~20mA電流ループ
    3.4.2 フィールドバス
    3.4.3 HART通信
  3.5 プロセス・オートメーション用ワイヤレス・センサー・ネットワーク
    3.5.1 ワイヤレス・センサー・ネットワークのアプリケーション
    3.5.2 ワイヤレス・センサー・ネットワークの技術要素
    3.5.3 ワイヤレス・センサー・ネットワークの標準化動向
  3.6 おわりに

4 プラント時系列データ解析(笹岡英毅)
  4.1 はじめに
  4.2 時系列データ解析
  4.3 時間周波数解析
  4.4 ウェーブレット変換とは
  4.5 ウェーブレット変換の定義
  4.6 ウェーブレット変換によるプラント時系列データの解析

5 計測・制御システムと運転監視(源吉 聡)
  5.1 はじめに
  5.2 DCSのアーキテクチャ
  5.3 DCSのコントローラ概要
    5.3.1 制御演算
    5.3.2 コントローラの入出力部
  5.4 DCSのHMI(Human Machine Interface)概要
    5.4.1 計器画面
    5.4.2 グラフィック監視画面
    5.4.3 アラームサマリ画面
    5.4.4 トレンド監視画面
  5.5 高度アラーム監視
    5.5.1 複数プロセス値の相関関係を監視(領域監視)
    5.5.2 統合アラーム管理
  5.6 DCSの課題と今後の展開

6 無線計装システム(喜多井剛志)
  6.1 はじめに
  6.2 無線計装システムと無線通信技術
    6.2.1 無線LAN
    6.2.2 無線PAN
    6.2.3 共存
  6.3 無線計装システムの導入事例
    6.3.1 防火用水タンクレベル監視
    6.3.2 低温貯蔵庫内温度監視・ドア密閉状態監視
    6.3.3 ガス漏洩検知
  6.4 無線計装システムへの期待
  6.5 おわりに

7 プロセス安全計装システム(米山 徹)
  7.1 はじめに
  7.2 機能安全規格
  7.3 安全とリスク
  7.4 安全計装システムのライフサイクル
  7.5 安全計装システム設計
    7.5.1 プロセス危険解析(PHA: Process Hazard Analysis)
    7.5.2 必要安全度水準の決定(SIL Assignment)
    7.5.3 安全計画(Safety Plan)
    7.5.4 構成ループの評価検討(SIL Verification)
    7.5.5 ハードウェアデザイン
  7.6 改訂IEC 61508
  7.7 おわりに


第4章 応 用
1 装置材料の腐食モニタリング(久保内昌敏)
  1.1 はじめに
  1.2 化学装置内部の腐食モニタリング
    1.2.1 UT法による腐食モニタリング
    1.2.2 物理的,化学的手法による腐食モニタリング
    1.2.3 電気化学的腐食モニタリング
    1.2.4 電気化学ノイズ法の概要
  1.3 大気腐食モニタリング
    1.3.1 ACMセンサの概要
    1.3.2 大気腐食モニタリングの鋼構造物への適用例
    1.3.3 大気腐食モニタリングのCUIへの適用例
  1.4 有機材料の腐食モニタリング
    1.4.1 環境液浸透をモニタリングする試み
    1.4.2 樹脂劣化反応をモニタリングする試み
  1.5 おわりに

2 石炭ボイラ内部の燃焼・灰溶融状態のモニタリングと運転管理(山下 亨)
  2.1 はじめに
  2.2 高温炉内監視カメラの仕様・特長
  2.3 ボイラへの設置方法
    2.3.1 簡易設置
    2.3.2 遠隔操作回転システム
  2.4 実機ボイラ設置事例
    2.4.1 コーナー燃焼方式
    2.4.2 対向燃焼方式
  2.5 おわりに

3 プラズマプロセスダメージリアルタイムモニタリング(寒川誠二)
  3.1 はじめに
  3.2 オンウェハプラズマモニタリングセンサ
    3.2.1 電荷蓄積量センサ
    3.2.2 紫外線照射損傷センサ
    3.2.3 センサシステムイメージ
  3.3 おわりに

4 大気エアロゾルのモニタリング(高見昭憲)
  4.1 はじめに
  4.2 大気エアロゾルの動態
    4.2.1 発生
    4.2.2 輸送
    4.2.3 反応
    4.2.4 消失
  4.3 エアロゾル質量分析計とその観測結果の解析
    4.3.1 エアロゾル質量分析計の構造と測定法
    4.3.2 観測例とその解釈
  4.4 おわりに

5 近赤外分光分析によるモニタリング(大原寿樹)
  5.1 はじめに
  5.2 近赤外線とは
  5.3 単位について
  5.4 近赤外分光分析計について
  5.5 近赤外分光分析法について
  5.6 近赤外分光分析における定量法
  5.7 オンライン測定への応用例
    5.7.1 調合・調製プロセス
    5.7.2 バッチ反応の終点モニタへの応用例
    5.7.3 不純物監視
    5.7.4 混酸の測定
    5.7.5 エチレンプラントのモニタリング
    5.7.6 ブチルゴム製造プロセスへの応用
  5.8 おわりに

6 多項目オンライン自動計測システムによる水処理プロセスの効率運用と安全管理(佐藤義雄)
  6.1 はじめに
  6.2 装置の概要
  6.3 本計測システムの特徴
  6.4 測定原理
    6.4.1 光学式検出器(spectro::lyser)
    6.4.2 電気化学式検出器
    6.4.3 蛍光式検出器(oxi::lyser)
    6.4.4 演算・表示器(con::stat)
  6.5 光学式検出器(spectro::lyser)の校正について
  6.6 プロセス・水質の異常監視
    6.6.1 プロセスおよび処理排水の水質の異常監視
    6.6.2 地下水の水質異常監視
  6.7 下水処理施設における効率運用
  6.8 オンライン計測
  6.9 おわりに

7 生産エネルギーの見える化―生産ラインにおけるエネルギー無駄ゼロへ導くIT活用―(勝木雅人)
  7.1 はじめに
  7.2 FEMSの位置付け
  7.3 工場の省エネ活動の課題
  7.4 省エネ活動の体制構築
  7.5 工場におけるエネルギーの「見える化」
  7.6 EMS(Energy Management System)
  7.7 省エネ事例
    7.7.1 見える化から実現した省エネ効果事例
    7.7.2 大手化学メーカーの製造エネルギーの把握から明らかになった省エネ事例
  7.8 おわりに

8 燃焼排出ガス中の有害物質のリアルタイム濃度計測(三澤健太郎,藤井正明)
  8.1 はじめに
  8.2 REMPI法とは
  8.3 REMPI法の原理
  8.4 超音速ジェット
  8.5 装置構成
    8.5.1 レーザー部
    8.5.2 真空装置部
  8.6 実際の分析例
  8.7 さらなる応用
キーワード
計測,モニタリング,分析,ナノ,放射線,レーザ誘起蛍光法,原子間力顕微鏡,ソフトセンサー,無線計装,近赤外分光分析,書籍,文献
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