アナログ信号解析用にサイズとサンプル周波数を決定する

更新しました Nov 28, 2018

使用製品

Software

  • LabVIEW Base
  • LabVIEW Professional
  • LabVIEW Full

Driver

  • NI-DAQmx

問題

解析したいアナログ信号があり、フーリエ変換や高速フーリエ変換(FFT)など、この信号の周波数測定を行いたいです。アナログ信号のサンプリングレートまたは周波数を選択するには、どうすればよいですか? どのくらいの期間サンプルを収集するべきですか?

解決策

信号のサンプリングレートは、測定対象の周波数または信号の形状に基づいて変化します。信号の周波数を正確に測定するには、信号の最高周波数の少なくとも2倍のサンプリングレートが必要です。この概念は、ナイキストの定理として知られています。信号の形状を得るには、信号の最高周波数の10倍以上のサンプリングレートが必要です。
  • 周波数測定の式は、次のとおりです。
  • ここで、
    fmax = 分解可能な最大周波数 
    fNyquist = ナイキスト周波数 
    fs = サンプリング周波数
信号の形状を測定するには、fsを2でなく10で除算する必要があります。

信号の全体像を得るには、波形の少なくとも1周期をサンプリングします。対応するサンプル数は、周波数分解能で表示できます。

周波数分解能(df)は取得時間によって決まります。
 
ここで、
T  = 信号の周期
N  = 収集したサンプル数
fs = サンプリング周波数 

例えば、周波数が50 Hzの信号では、信号の全周期に少なくとも0.02(1/50)秒のデータが必要です。周波数測定における100Hzのサンプリングレートでは、Nは5000になります。

追加情報

FFTアルゴリズムは、サンプル数が2の累乗で最も効率的に実行されます。

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