ノイズの測定につい

質問

例えは無線機、オーディオなどの性能評価で出力を測定してSN比を測定します。
測定評価はＳ，Ｎ共にそのエネルギー比の評価でします。

Ｓは信号でそのエネルギーの測定はさほど難しくなく測定出来ます、対するＮの
エネルギー測定なんですが、どのような測定方法ですか？
ノイズは複雑怪奇な信号ですＳを測定した測定機器（一般の実効値タイプ）では
そのノイズのレベルの測定は無理と考えますが？宜しいのでしょうか、ノイズの
エネルギー測定は簡単に出来るのでしょうか。

皆さん簡単に日ごろからＳ／Ｎの話をしておられますが実際のＳ／Ｎの測定方法
を教えて頂けませんか？。

回答No.4

dojustice

オーディオのノイズレベルは、ノイズメータで測ります。
ノイズメータは測定原理がRMSです。
RMS（実効値）は仕事量算定の根拠です。
もしパワーがRMSで測定できるなら、それは「仕事量の定義」といっても差し支えないかと思います。

[引用]
実効値：交流の電圧または電流について，瞬時値の二乗の平均値の平方根。ＲＭＳ値ともいう。
電熱器などに直流を加えたときと同等の熱を発生する交流の値である。

（ご質問の中に、「ノイズのレベルの測定・・・」と「ノイズのエネルギー測定・・・」が同列に
出てきていますが、これは別物ですので、以下、レベル(V)とパワー(W）に分けてご説明します）

>ノイズは複雑怪奇な信号で・・・レベルの測定は無理

おっしゃる通りです。
ですから、RMS(Root Mean Square)という「演算」を計器で行った上で表示する必要があります。

もひとつ、ご指摘のように追随性の問題があります。
RMSメーターといえども周波数特性があります。
例えば、10MHzの帯域を持つRMSメータは、これ以上に急峻な勾配を持つ波形のレベルを
正確に捉えることはできません。
捉え損なった分、誤差となります。
ただ、この程度の帯域があれば、オーディオ測定には十分であるということがお分かり
いただけるかと思います。

以上の方法で、レベル（V）を測ります。
これに回路インピーダンスを決めてパワー(W)を計算で求めます。
（蛇足ですが、電流プルーブを用いれば、電流RMSを計測することも出来ます）

RFでは波形に追随できるだけの演算システムがありません。
スペアナもオシロも、ほとんどノイズの尖頭値しか観測できません。
ここらへんのノイズレベル測定は、かなりいい加減なものになります。

RFでは、熱電対型のパワー計があります。
これは電力を熱に変えて温度上昇を測るものなので、正に実効値型の電力計です。
（オーディオでもこのタイプの測定器を自作することは可能と思います。(^_^;)）

あまり役に立たないかも知れませんが、参考URLを貼っておきます。

エヌエフのノイズメータです。
http://www.nfcorp.co.jp/products/a/a02/a02-4.html

S/N比測定
http://www.kyushu-id.ac.jp/~ynhome/vbdemo/6measure/#ｓｎ

参考URL：

http://www.nfcorp.co.jp/products/a/a02/a02-4.html

お礼

回答有り難うございました。

（ご質問の中に、「ノイズのレベルの測定・・・」と「ノイズのエネルギー測定・・・」が同列に
出てきていますが、これは別物ですので、以下、レベル(V)とパワー(W）に分けてご説明します）

私は「レベル」と表現しているのは「エネルギーレベル」のレベルのつもりでした、質問の表現
足らずでお詫びいたします。
回答にありますＨＰの実効値メーターは熱変換方式で問題なく真の実効値比表示をするものと
考えられますね、私もそのように思いました有り難うございます。

今回の質問は皆さんはどうような測定方法で測定され評価されているのか疑問に思ったから
です。

回答No.3

denkiya3

Ｓ／Ｎ測定は、＃２の方の記述の通り、専門性とノウハウと計器を
必要とする難しいものです。（それをビジネスにしている人達もおられます）

　また、＃２の方の式にもありますが、ＳもＮも同じ単位系（測定では同一システム）で
ある必要があります。
　また測定システム自身のＳ／Ｎも利いてきますので、
測定アンプや増幅率、測定ケーブル・配線ルート、センサー（アンテナ等）等同一にしないと
誤差が大きく出て、何を測定しているか判らなくなります。　

　スペアナでの測定は、バックグランドノイズの測定に適しています。
瞬発性（偶発性）の高レベルノイズ測定には、ストレージオシロスコープ（現在ではデジタルオシロ）が
適しています（但し、オシロでの測定は口で言うほど容易ではありませんが）。

　観測の単位系は、
スペアナでの単位系はW（エネルギー）値や電圧実効値（dB表示：WdB、VdB、ミリなどの単位あり）、
オシロは電圧波高値です（Ｖp-p）。
詳しくは、各測定機メーカーの取説を読んで理解するしか有りません。
（私らは、計器以外の測定用ケーブル、アンテナは自作品でした）

ＥＭＣに関しては、公式のノイズ測定方法があり、各種の専門書があります、
但し、測定現場では再現性に苦しんでいましたが。

　繰り返しですが、ＳもＮも同一単位が必要
（ということは「Ｓがエネルギー表記」ならば「Ｎもエネルギー」）です。

お礼

有り難うございます。恐らくノイズの測定は難解と思いましたがやはり
そうですね、ご親切に有り難う御座いました。

回答No.2

komaya57

専用の測定器を使用しないとなかなか正確なＳ／Ｎは測定できませんが、高価ですからメーカーや大学の研究室でないと無理でしょうね。
　レベルメーターとＳを除去するフィルターを使えば簡易的に測定は可能ですが、かなりいい加減な目安的な価に留まります。
　まずＳをノイズを無視してレベルメーターで測定します。（ただし、Ｓ以外に２次、３次高調波などが含まれないという前提です。ＮはＳ／Ｎ５０ｄＢ以上であればば無視することにします）
　次にＳ除去フィルターを挿入してのレベルを測ります。（挿入損失は無視）
　Ｎ－Ｓ＝Ｓ／Ｎ（ｄＢ）　でかなりいい加減ではありますが求められます。
　ただ、上の方法ですと除去フィルターが欠かせませんが、手作りするか買ってくるか(^^;)
　最後の手は、メーカー（アジデント、アンリツ、横側等）から中古の当該測定器を手に入れることですが、メーカーの側にも事情があって、大学など以外には下ろさないと聞いています。

お礼

早速の回答有り難うございました、私の質問に問題があったようですが、お尋ねしたいのは「特にノイズ」の評価方法です、ちっとした疑問でしたので、有り難うございました。

回答No.1

denkiya3

参考になるかどうか、
（私が昔やっていた医療用機器のＳ／Ｎ測定は）

　スペクトロアナライザー（通称：スペアナ）を使用して
　対象周波数（関心領域）の信号と信号の無い時（バックグランドノイズ、
　ホワイトノイズとも言う人がいましたが）のアベレージレベル（平均値）を
　測定しておりました。
　（同一の測定器と測定センサーを使うのが、
　　割に正しい評価をするコツです、４０ｄＢ程度と１０数ｄＢの比でしたが）

補足

早速の回答有り難うございました。そのＳは既に既知の信号で測定は
比較的簡単と思います、Ｎの測定方法は平均値と言うことで了解です。

でその平均値のＮは、Ｎのエネルギーを評価指示しているのですか？
例えば測定結果がS/N 0dBの場合としてＳもＮも同じエネルギーである
と言えるのでしょうかエネルギーは熱として評価出来ますが、S,N共同じ
熱量でしょうか。
それとも測定器の指示に従っての表現でしょうか、有り難うございました。

私がお尋ねしたいのはＳ（正弦波など）は簡単に評価出来ますがＮの評価
方法です。