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May 23, 2007

波形データの取り扱い その4

Lab08_01
 入力波形に対して、エイリアシングが出ないようにするためには、フィルタを使用する方法がある。解析することを基準とした場合、サンプリング周波数の1/10のローパスフィルタが必要となる。この場合、源波形には、フィルターによる歪が生じる。解析関連の方々で、フィルター処理を嫌うのは、この波形歪が気に入らないケースが多いことを理由にしていることが多い。(図の場合は、1次のバタワースローパスフィルタ100Hz)ただし、フィルタをハードウェアで処理する場合は、サンプリング周期の1/2にするのが一般的である。

Lab08_03a
Lab08_03b

 FFT解析結果としても、源波形を直接FFT解析した場合と、フィルタリング処理した後では、解析結果に違いが生じる。フィルタリング処理をおこなった場合、この波形歪が生じることを前提として解析をおこなう必要がある。サンプリング周波数とフィルタリングに使用する周波数についてはきちんと把握する必要がある。フィルタリング処理では、サンプリング周波数の1/2よりも低い値でなければならないが、デジタルフィルタで仮想演算をおこなっている関係上、サンプリング周波数の近傍値の場合、演算結果にデジタル演算により歪が生じるが、これは演算上のエラーではないのでエラー処理はされない。(図の場合は、フィルタ周波数400Hz時の演算結果)
Lab08_02
 このように、デジタルフィルター処理をおこなう場合、遮断周波数については、サンプリング周波数を把握した上で設定する必要がある。こういった演算処理による波形歪は、デジタルオシロスコープのデジタル演算処理中に発生することもあるのでデジタルオシロの波形確認中もサンプリング周波数については注意する必要がある。

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