誤差の発生原因

質問

私は学生なのですが、実験で計測工学的な考察をする必要が生じました。その実験の内容が「ファンクションジェネレータを用いて三種類の波形（正弦波、三角波、方形波）を発生させ、各種電圧値をオシロスコープとデジタルマルチメータにより測定する。」というものでした。そこで、この実験の計測工学の観点からの誤差の発生原因を考察しようと思っています。
私の素人的な考えでは各計測器の内部抵抗だとおもうのですが、ネットなどで調べても学校のシラバスぐらいしか出てきません。どなたかそういったことが明確に記されているサイト、もしくは回答を教えていただきたいと思っています。よろしくお願いします。

すいません、追記させていただきます。
大雑把な「なぜ計算上ではこうなるべき数値がならなかったのか」というところをもうすこし知りたいと思います。具体的に記しますと、正弦波の波形率は√2に理論上はなりますが実験結果から計算しますと1％ほどの誤差が生じていました。この1％という理論値との誤差はどこから生じたものなのでしょうか。教えていただけると幸いです。

回答No.8

noname#230359 · ベストアンサー

おせっかいついでにもう一つ√2にも誤差がありますよね！
その計算してる電卓にも、クラス中の電卓で答え合わせなんてのも面白いですよ、
昔よくやりました。カシオとシャープ対ＨＰとか、フォートラン対ベーシックとか。ちなみに今頭にあるカタログデータの記憶によると計器相互の精度１％を保証できるような計器ってそう多くないですよね、よほど実験室の予算が裕福な学校でしょうか。

お礼

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回答No.7

noname#230359

実効値はＤＭＭで測るとして十分な表示（！）精度、桁数があるとしても先頭値の観測はオシロスコープですか？かなり調整された、スコープでも管面で２mmピッチの目盛りで高精度に読み取るのはむづかしいでしょう。
すべての計器が十分に校正されていても、です。
おそらくそのっへんを体感される実習の一環でしょう、
昔、監督してましたから！おそらく実験室に院生が監督でいますよね、どんどん質問しましょう、居眠りさせておいたら、授業料損しますよ。
実験は理論とは違いますがその差を埋めるのも理論ですから、新しい発見、知見がありますよ、頑張って、もう一つヒント、各計器の取説をよく読みましょう、取説は教科書より勉強になりますよ、あとは図書館でJISの総論とかも、
精度と数値の扱いについてきちんと決まりがありますから。
また学生さんにおせっかいしちゃった。

お礼

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回答No.6

noname#230359

基本的にどんな測定器でも誤差はあります

そのあたりの解説はお使いの機器のメーカに聞くのが一番と思う
http://www.yokogawa.co.jp/tm/TI/keimame/
http://www.lecroy.com/japan/pdf/semi/
http://www.toyo.co.jp/semi.html
http://www2.tek.com/cmswpt/faqfinder.lotr?va=1&lc=JA
http://www.iti.iwatsu.co.jp/support/index.html

電気屋のバイブル
http://www.cqpub.co.jp/column/books/2001a/11891osiro/default.htm

こんなサイトもあります
http://www.aclab.esys.tsukuba.ac.jp/~noguchi/oscillo/gek.html

>この1％という理論値との誤差はどこから生じたものなのでしょうか。
１％以下の精度で計測するのは結構難しいと思う
測定器を組み合わせて使うとその誤差が加算される
おまけに測定器の接続のしかたも誤差発生要因となります
例えばプローブの接触抵抗やプローブ自体のインピーダンスやノイズの問題も
高周波になればなるほど誤差発生要因は膨らむ
例え直流１０．０Ｖを計るのでさえも不用意に測定すると１％は誤差が出ます

お礼

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回答No.5

noname#230359

毎度ＪＯです。
すでに良回答が出ていますので、補足程度に。
>>正弦波の波形率は√2に・・・・
ファンクションジェネレータの発生する正弦波の歪み率は、０％ではありません、
この歪み率がそのまま測定誤差になる訳ではありませんが、（正弦波の波形率は√2）この前提に影響します。

やはり測定誤差の原因は、測定機の精度でしょうね。

お礼

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回答No.4

noname#230359

説明があまりに曖昧なのでなんとも状況がわからないのですが、実験の内容と質問の仕方から察して、実験の仕方や考察の仕方を学ぶ実習の一環のようにも思われます。よって、詳しく回答することは教育上心配ではあるのですが、気づいた注意点を指摘しておきます。
内部抵抗はもちろん論点になりますが、それだけではお話になりません。
内部抵抗で片づくのは直流の話。
この場合、インピーダンス、過渡応答、そしてノイズの話になると思います。
かみ砕いてしまうと、JJ_UJさんのおっしゃるようなことで、具体的には、
実験装置構成を少しずついじって波形を見ていくといろいろわかると思います。
ちなみに、この実験について抽象的に論じることがレポートの課題として複数人に出されているのであれば、ご自分で検索することをおすすめします。具体的に論じたいのであれば、実験について具体的に説明して下さい。変に省略すると違う方向に話がそれてしまいます。

お礼

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回答No.3

noname#230359

ファンクションジェネレータ　オシロスコープ　デジタルマルチメータが
どのように校正されているが最初のポイントと考えます。

例えばDMMの精度が１％超えていれば、
１％の誤差の考察が無意味となります。
（オシロスコープの基準電圧発生部でプローブの調整等されましたか？）

その後は、接触抵抗、信号周波数と測定系のCとL成分等を
追いかけることになるのですが…

お礼

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回答No.2

noname#230359

1％というのはかなり優等だとおもいますが。もっと高精度に測りたいですか。ところで測定に使用した計器？１％を問題にできるほど分解能がありますか？学生さんですよね。測定と数値の取り扱いについての注意事項をよく思い出してください。、ちなみに誤差要因として考えられるのは実効値の算出方法ですが測定器にはそれぞれ保証精度範囲がありますので確認してください。内部抵抗云々は波形率以前の問題ですので前もって十分考察して除外されてるものとします。周波数に十分余裕があっても実効値の計測は誤差がつきものですので簡単にはいきません。

お礼

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回答No.1

noname#230359

いまいち内容がはっきりしませんが、
波形によって異なる尖頭値と実効値の問題ですかね。
従来アナログメーターは平均値計測の実効値表示でしたが。最近のデジタルマルチメータは実効値測定の実効値表示です。オシロスコープでは当然、尖頭値読み取りになりますが。
各波形毎の各値の関係は数学的に求められますが電気工学便覧などに載ってます。

お礼

回答ありがとうございます。
すいません。返信の仕方が分からずお礼のところでもうすこし質問させていただきます。
私の理解したところではこの回答は「波形による誤差の違い」という物だと思うのですが、もっと大雑把な「なぜ計算上ではこうなるべき数値がならなかったのか」というところをもうすこし知りたいと思います。具体的に記しますと、正弦波の波形率は√2に理論上はなりますが実験結果から計算しますと1％ほどの誤差が生じていました。この1％という理論値との誤差はどこから生じたものなのでしょうか。教えていただけると幸いです。