3 実験方法

3.1 手順

FFT周波数分析装置として使用するFFTハイコーダー(日置電機製)について，その操作方法 を以下に述べる．本実験では，この装置の[LIN]:リニアスペクトラム(Linear Spectrum) 機能を利用する．これは，以下のような解析機能を持っている．

$$F(\omega)=\vert F(\omega)\vert e^{-i\phi(\omega)}$$ (25)

すなわち，CH1に記憶された波形のスペクトル(振幅情報と位相情報)を明らかにすることができる．

実験は以下の手順で行う．

1. OSC (Oscillator) の信号(被測定信号)をCH1に接続する．
2. トリガー，時間軸(TIME/DIV)，信号レベルを合わせる．このとき，オート・セッ トで時間軸をあわせたなら，5倍から10倍にセットし直す(つまり遅くする)．
3. ファンクション・キーをMEMにして，20 DIV長にセットする．
4. STARTキーを押してプリントアウトする．
5. その波形のスペクトルを見るときには，PRINTとSTOPキーをゆっくり同時に押して， 静かに放す．
6. 不要なランプが消えて，"FFT FUNTION START"と記録紙にメッセージがプリントさ れれる．セレクト・キーによりセレクト・ランプを[LIN]に合わせる．
7. STARTキーを押してFFT演算をさせる．このとき，STARTランプが点灯し，演算中で あることを示す．
8. 演算が終わると結果がプリント・アウトされる．PRINTキーを押すと何度でもプリ ント・アウトされる．
9. プリントアウトされたチャートから，ひずみ波交流に含まれる高調波成分の周波数 と振幅を求め，理論値と比較する．理論値は，オシロスコープによる波形観測で 得られる．
10. 終わったら，ノーマルモードに戻るためにPRINTキーとSTOPキーをゆっくり同時に 押して，静かに放す．

以上の測定を，以下の波形で行う．

• 正弦波
• 三角波
• 矩形波

3.2 結果のまとめ方

以下のとおり，結果をまとめる．

1. 被測定ひずみ波の形状，周波数，およびピーク値などの情報をオシロスコープの 観測により求め，表1のように記録する．
2. 表1のデータを基にして，この波形のフーリエ級数展開 を求め，表2に書く．
3. FFT解析の出力チャートより，5次までの高調波(基本波の整数倍の周波数)の大き さを求め，表3に記述する(実測値)．ただし，基本波 の大きさ(振幅)は，1とする．
4. 先に求めた級数展開より計算値を求め，表3の計算値 項に書く．ここでも基本波の振幅は1とする．

表 1: 被測定ひずみ波の波形から直接得られる情報

波形	周波数	ピーク値	その他
正弦波
三角波
矩形波

表 2: フーリエ級数展開

波形	フーリエ級数展開式
正弦波
三角波
矩形波

表 3: 高調波の大きさ

波形		基本波の	第n次高調波の大きさ
	大きさ	n=2	n=3	n=4	n=5
正弦波	実測値	1
	計算値	1
三角波	実測値	1
	計算値	1
矩形波	実測値	1
	計算値	1

ホームページ: Yamamoto's laboratory
著者: 山本昌志