• ベストアンサー

スペクトル解析と周波数解析の違い

今までどちらも同じ意味だと思っていたのですが、スペクトル解析と周波数解析は何が違うのでしょうか? また、フーリエ変換によってスペクトル密度を求めるのはスペクトル解析とは言わないのですか?

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
noname#16670
noname#16670
回答No.1

当方では「建築関連の研究所」 複数の変動成分が混在しているデータの解析時には,周波数解析を用いています. 周波数解析として最も一般的なものはFFT (高速フーリエ変換 : Fast Fourier Transform) ですが,FFTは定常性と線形性を仮定している為,生体信号の様な非定常で非線形なデータの解析にはその他の解析手法の方が適している場合もある様ですが。 FFTもスペクトラムアナライザも周波数分析ができるという点に付いては同じと解釈しています。 しかし,FFTは離散データに対して,数学的処理を加えるのに対し、スペアナはあくまで電子回路によって信号を分析しますので、解析原理はかなり異なるようですが。 私は、フーリエ変換の理論は基本的にスペクトラムの解析になると思います。 実務的には。低い信号「質量に加わる外力の成分分布」を試験体に加える場合。 センサーの設置と認識感度と細分子誤差の問題もありますが、おおむね。 FFTの原理の方を採用しています。 ところで、ご質問は、同一時間帯に存在した、外力Pに対して、Pの成分密度を調べるに付いての検出方法とか理論面のご質問だと思いますが。 この部分については、実験実務者の私より、論理のご専門家に、ご回答を聞かれる方が良いと思います。

chanple
質問者

お礼

回答ありがとうございます。 現在は理論を勉強しているところですが、これから 実験し解析していかなければならないので大変参考になりました。 ありがとうございました。

その他の回答 (1)

noname#65504
noname#65504
回答No.2

>今までどちらも同じ意味だと思っていたのですが、スペクトル解析と周波数解析は何が違うのでしょうか? 正確な定義は知りませんが、あまり区別して使っていません。周波数解析のうちスペクトルを表示している場合(図をイメージしているとき)にスペクトル解析と言うような気がします。 >フーリエ変換によってスペクトル密度を求めるのはスペクトル解析とは言わないのですか? いうと思います。スペクトル解析の教科書などには載っていますし。 なお、フーリエ変換は周波数解析の一手法に過ぎませんし、本来は繰り返し振動にしか適用できない物を、様々な信号解析援用しているだけです。

chanple
質問者

お礼

回答ありがとうございます。 スペクトル解析も周波数解析もあまり区別はされていなかったのですね。 私の研究はスペクトルを表示するものなので、スペクトル解析で統一していこうと思います。 ありがとうございました。

関連するQ&A

  • フーリエ変換により得られる周波数スペクトルの単位

    離散フーリエ変換(デジタル信号に対して行う周波数解析)により得られる 周波数スペクトルの単位について教えて頂きたいと思い,質問させて頂きました. デジタル信号処理やフーリエ変換に関する書籍,またはホームページを調べてみますと 周波数スペクトルには ・振幅スペクトル ・位相スペクトル ・パワースペクトル ・パワースペクトル密度 というような様々な表現方法があることがわかりました. しかし,それぞれが持つ意味や単位がはっきりと書かれた書籍をみつけることができませんでした. 離散フーリエ変換の定義式やホームページを参考にして考えてみますと 周波数解析を行う対象の波形の縦軸の単位がVで,横軸の単位が秒であれば, 求められるスペクトルの単位は,以下のようになると考えております. しかし,確信がなく不安な気持ちです. ・振幅スペクトル [VまたはdB] ・位相スペクトル [rad] ・パワースペクトル [V^2またはdB] ・パワースペクトル密度 [(V^2)/Hz] もしスペクトルに関してご存知の方がいらっしゃいましたら, 教えて頂けると本当にうれしいです. 参考になるホームページや書籍等も教えて頂けると助かります. つたない文章ですが,どうぞよろしくお願い致します.

  • フーリエ変換による周波数解析についてなのですが

    フーリエ変換による周波数解析についてなのですが 時々刻々と微小な変動がおこる測定量をセンサを用いて測定し、AD変換したのちにマイコンに取り込んだとします。 しかし画面上に表示される測定値の変動が本当に現象によるものなのか、それともノイズによるものなのか分からず、フーリエ変換を行い、周波数解析を行おうとおもったのですが フーリエ変換によって求められるパワースペクトルは振幅の二乗ですよね? ノイズによる振幅と現象による振幅がほぼ同じくらいのときは フーリエ変換を行っても何もわからないのでしょうか?

  • 周波数解析をエクセルツール『フーリエ解析』で実施したいのですが・・

    周波数解析をエクセルツール『フーリエ解析』で実施したいのですが・・ 時刻歴を持った波形をエクセルのフーリエ解析にかけたところ以下のような結果が出ました。 時刻(s)波形(風速)(フーリエ結果) 0 0 4964.547892 0.01 0.016148 162.934386092482+757.485796541738i 0.02 0.024223 -176.671853947744+679.108499109482i 0.03 0.032297 -38.1198577747876+304.999881074942i 0.04 0.040371 -33.7184553866481+283.069540754i 0.05 0.047921 67.2878230094194+268.189434427773i 0.06 0.055471 -5.3340068659851+181.755877831686i 0.07 0.063021 43.7700366445313+188.325607658826i 0.08 0.070571 95.1628904739282+115.524911946043i 0.09 0.078121 79.1610244918527+286.809861194846i 0.1 0.084849 -20.9326884388047+207.486443103952i 0.11 0.091578 -10.0874722910491+176.517532576085i この場合の結果をパワースペクトル密度にしたいのですが, 一番上が定常分で,事項以降が ωt,2ωt,・・・nωtということに なって,それぞれの実部^2+虚部^2の平方がスペクトルになると思いますが これを横軸周波数のおなじみのグラフにするには横軸の周波数はどのよう に考えればいいのでしょうか。 (たとえば2ωtの項の場合の周波数はいくらになる?) また,風速のパワースペクトルの単位はどのようになるでしょう。 基本的な質問だと思います。とても恥ずかしいのですが,ご教授いただけますか。 もしかすると根本的な間違いをしている気もします・・

  • 周波数スペクトル

    正弦波・三角波・方形波をスペクトルアナライザを使ってだした周波数スペクトルの値と理論的にフーリエ級数展開によって求めた値が計算してみてもまったく違う値になってしまいます。これはなにが原因なんでしょうか???ただフーリエ級数展開するだけでも足りないのでしょうか?

  • 周波数解析の違い

    周波数スペクトル密度とFFTの違いを教えてください。使い分けはどのようにするものなのでしょうか?

  • フーリエ変換による周波数解析について

    フーリエ変換による周波数解析について 窓関数とは一体どのようにして選べばよいのですか? 一般的にはハニングが用いられているようなのですが、一般的に使われているからといった理由で ハニングを窓関数として用いてもよいものなのか困っています。 加えて質問なのですが サンプリング周期を1μsとした際に、ノイズの影響と思われる変動が波形にみられました。 つまりノイズはとても速い振動している、周波数が高いということでしょうか? もしそうであるならば フーリエ変換を行って際、ノイズの影響によるパワースペクトルは高周波数側にでてくると思うのですが 結果としてホワイトノイズのようになっています。これはノイズは低周波数側にも存在しているということですか? 最後に、フーリエ変換を行う際の設定についてなのですが データ数(サンプリング数)を25000個とすると積算回数は20000回でいいのでしょうか? ※ソフトの設定で選択できる積算回数は1000,2000.5000.10000,20000.50000です。

  • 周波数スペクトルについて

    時系列データを周波数スペクトルにして解析すると、同じ波形(同じ物質が通過したときの波形)を比較するとスペクトルの形(中心周波数および大きさ)が違っています。これは何か別の周波数成分が波形に影響させていると考えてよいのでしょうか?

  • 自己相関関数および周波数解析に関しての質問

    まず1つめの質問なのですが,自己相関関数において,周期的な関数であれば横軸である時間ずれたところにピークが出てきて,非周期的なものであればピークがあまりでなくてよりフラットな形となるという理解は正しいでしょうか?   2つめの質問は,周波数解析についてなのですが,周波数解析とフーリエ解析とスペクトル解析の三つはどう違うのでしょうか? 3つめになってしまいますが,パワースペクトル解析について,パワーというのはフーリエ解析における振幅の絶対値の二乗であると思うのですが,パワースペクトルとする理由を教えてください.よりピークを見やすくするためでしょうか?   たくさん質問を書いてしまい申し訳ありませんが,どなたかお答えくだされば幸いです.よろしくお願いします.

  • 周波数スペクトルの計算

    問 振幅3[v],立ち上がりΤr,立下りΤfが0.6[ns],繰り返し200Mhzのクロック信号の周波数スペクトルを計算せよ。ただしduty ratioは50% このような課題が出たのですがどのように計算すればいいんでしょう?時間関数→スペクトルってことはフーリエ変換だと思うのですが・・・・・ よろしくお願いします

  • フーリエ変換のスペクトル

    フーリエ変換を勉強しても、なかなかわからないことが多くて困っています。現在EXCELのフーリエ解析ツールで変換して、パワースペクトルまで求められるようになっていますが、パワースペクトルがよくわかりません。 パワースペクトルは周波数領域の比みたいなものと勝手に認識しているのですが、例えばsin波の振幅を2倍するとピークのパワースペクトルはどうなるのか等、法則みないなものはありますか?実際に色々試しているのですが、よくわかりません。また、周波数0以外のデータの総和に何か法則がありそうなのですが、やはりよくわかりません。 1次元の周期成分を持つデータをフーリエ変換して、ピークが出るのですが、その値が何を示してるのかを上司に説明できるようになりたいので、アドバイスお願いします。