波形解析
部品と材料
- サウンドカードを搭載し、Windows3.1以降を実行しているIBM互換のパーソナルコンピュータ
- インターネットから無料でダウンロードできるWinscopeソフトウェア
- 電子「キーボード」（音楽）
- キーボード用の「モノラル」（ステレオではない）ヘッドフォンタイプのプラグ
- コンピューターサウンドカードマイク入力用の「モノラル」（ステレオではない）ヘッドフォンタイプのプラグ、電圧源に接続するためのワイヤー付き
- 10kΩポテンショメータ
この実験の部品と機器は、「PCオシロスコープ」実験に必要なものと同じです。
相互参照 電気回路の教訓 、第2巻、第7章：「混合周波数AC信号」
学習目標
- 時間領域プロットと周波数領域プロットの違いを理解するため
- フーリエ解析の定性的な感覚を養うため
回路図
イラスト
手順
Winscopeプログラムには、一般的な「時間領域」オシロスコープ表示以外の別の機能が付属しています。「周波数領域」表示は、周波数（水平）に対して振幅（垂直）をプロットします。オシロスコープの「時間領域」表示は、振幅（垂直）を時間（水平）にわたってプロットします。これは、波形を表示するのに適しています。ただし、複雑な波の調和成分を確認することが望ましい場合は、周波数領域プロットが最適なツールです。
Winscopeを使用している場合は、「虹」アイコンをクリックして周波数領域モードに切り替えます。ミュージカルキーボード（パンフルートまたはフルートボイス）を使用して正弦波信号を生成すると、単一周波数信号の振幅に対応する単一の「スパイク」がディスプレイに表示されます。ピークの下にマウスカーソルを移動すると、画面の下部に周波数が数値で表示されます。
鍵盤で2つの音符がアクティブになっている場合、プロットには2つの異なるピークが表示され、それぞれが特定の音符（周波数）に対応します。基本的なコード（3つの音符）は、周波数領域プロットに3つのスパイクを生成します。 「虹」アイコンをもう一度クリックして、これを通常のオシロスコープ（時間領域）プロットと比較してください。
時間領域形式で表示される和音は非常に複雑な波形ですが、周波数領域の表示で構成音符（周波数）に分解するのは非常に簡単です。
時間領域プロットを周波数領域プロットと相関させて、音楽キーボードでさまざまな楽器の「声」を試してみてください。中心線の上下で対称な波形には、奇数次の高調波（底の奇数整数倍、または基本波）のみが含まれます。 周波数）、非対称波形には偶数次の高調波も含まれます。カーソルを使用してプロット上の各ピークの特定の頻度を特定し、計算機を使用して各ピークの番号が偶数か奇数かを判断します。
関連ワークシート：
- 信号変調ワークシート
- AC波形ワークシート
- 混合周波数信号ワークシート
産業技術