周波数分解能と分析上限周波数

■ 周波数分解能と分析上限周波数

　前回の記事 で気になった言葉を説明します．
　
　周波数分解能 と 分析上限周波数 です．
　
　まず，騒音を測定する方法を理解する必要があります．
　
　通常，騒音は精密マイクロフォンで測定します．原理はカラオケのマイクと
　同じです．『今の音は○○ホンです』とか？聞いたことありますよね．
　
　”ホン”は音の大きさのレベルを表す単位ですが，工学的にはデシベル dB
　が利用されます．
　
　さて，マイクで測定するのは大きさです．高い音なのか低い音なのか？
　わかりません．
　
　そこで，その測定した音を周波数分析器と呼ばれる装置で分析します．
　つまり，測定した音が低い周波数から高い周波数まで，どのような成分で
　構成されているのか？を調べるのです．
　
　そのときに気をつけなければいけないのが，
　周波数分解能 と 分析上限周波数 です！
　
　マイクの測定量はアナログな電圧信号として得られます．
　周波数分析器ではその信号をＡＤ変換器でサンプリングしてデジタルな値
　として取り込みます．
　
　そのとき，取り込んだデータ量の全時間によって周波数分解能が決定
　されます．それは，周波数成分を何Ｈｚまで細かくして測定できるか？
　という値です．
　
　フーリエ解析を紐解くと，周波数分解能はデータ量の全時間の逆数となります．
　
　つまり，周波数分解能が１０Ｈｚならば，５Ｈｚのときの値は不明という
　意味です．自然現象は連続的なので，推して知るべし！という所でしょうか．
　
　
　次に，分析上限周波数．これは，最高なん Hz まで調べますか？
　という意味です．サンプリング定理によって決定されます．
　
　つまり，アナログデータをＡＤ変換器でサンプリングする際，サンプリング
　周波数が１０ｋＨｚならば，分析上限周波数は半分の５ｋＨｚになります．
　
　ですから，あなたが音を１０ｋＨｚまで分析したいのならば，サンプリング
　周波数は２０ｋＨｚにする必要があるのです．
　
　以上は，現実的な測定装置でのお話です．
　
　

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