Winscopeによる高度波形解析:時間領域から周波数領域へ
部品と材料
- サウンドカード搭載IBM互換PC、Windows 3.1以降
- Winscope – 無料ダウンロード可能なオシロスコープ風アプリケーション
- 電子楽器キーボード
- キーボード用モノラル(単一チャネル)ヘッドホンジャック
- 電圧源用配線済み、コンピュータのマイク入力用モノラルジャック
- 10kΩポテンショメータ
すべてのコンポーネントは「PCオシロスコープ」実験と同じです。
参考文献
Lessons In Electric Circuits、第2巻 第7章:「Mixed‑Frequency AC Signals(混合周波数交流信号)」
学習目標
- 時間領域と周波数領域表現の違いを区別する
- フーリエ解析の直感的理解を構築する
回路図

イラスト

手順
Winscopeはクラシックな「時間領域」ビュー以上の機能を提供します。虹色アイコンをクリックすると、振幅対周波数をプロットする周波数領域表示に切り替わります。時間領域オシロスコープが波形の時間経過を示すのに対し、周波数領域ビューは信号の調波構成を明らかにし、スペクトル解析に不可欠です。
これを実際に見るには、キーボードのパンフルートまたはフルート音色で正弦波を生成し、周波数プロットで単一のスパイクを観察してください。カーソルをピークに合わせると、画面下部に正確な周波数が表示されます。
2音を同時に演奏すると、それぞれの音に対応する2つの明確なピークが生成されます。基本コード(3音)なら3スパイク、以下同様。虹色アイコンで時間領域ビューに戻し、複雑な波形とそのクリーンなスペクトル対応を比較してください。
時間領域では絡み合って見えるコードも、周波数領域では劇的にシンプルになります。異なるキーボード音色で実験し、対称波形が奇数次高調波のみを生成し、非対称形状が偶数次高調波を導入する様子を観察。カーソルでピーク周波数を特定し、電卓で各高調波が偶数次か奇数次かを検証してください。
関連ワークシート
- Signal Modulation Worksheet
- AC Waveforms Worksheet
- Mixed‑Frequency Signals Worksheet
産業技術