波形をパソコンで処理するためには？

質問

呼吸波形を測定する機器（レスピトレース）を購入して，それをパソコンで解析しようと考えています。業者に聞いたところ，そのようにするためには，パソコンの分解能などを明確にしないとできない，と言われました。よくわからず，分解能やAD変換について調べましたが今一です。分かる方返事をください。

回答No.1

txrx · ベストアンサー

機器から情報を取り込んでパソコンで解析するには、ハードウェアの知識とソフトウェアの知識が必要になります。
通常メーカに質問するには、その知識を持った上で質問しなければ、対応してもらえません。
おそらく、あまりにも基本的なことを理解していないために、メーカ側も困ってしまい、適切なアドバイスができない状態ではないでしょうか？

AD変換と有りますので、機器がアナログ電圧または電流を出力するタイプのインタフェースと考えられます。
この場合は、ＰＣ標準の機能では情報を読み取ることができません。
この様な場合は、変換ボードをＰＣにインストールして適切なインタフェースを設計しなくてはなりません。
この場合は、ハードウェアの知識が必要になります。
AD変換とは、アナログ情報をディジタル情報に変換する事を示します。
何が今一？なのか分からないのでこれ以上の回答は難しいので、補足説明などあると助かりますね。

私がこれまで使ってきたボードメーカを参考URLとして示しますので、あれこれ調べてみてください。
最低でも測定器のインタフェースがどの様なものなのかを自分で理解している必要があります。

参考URL：

http://www.contec.co.jp/,http://www.interface.co.jp/

お礼

大変細かな説明をありがとうございます。参考になりました。頑張って学んでいきたいと思います。

回答No.4

JaritenCat

レスピトレースがどんなものか分かりませんが、一般的に電圧波形をパソコンに取り込むときに考えないといけないのは、
・波形の電圧範囲(0V～3Vとか)
・波形の電圧の分解能(0Vから3Vを1024段階で数値に変換できればいいとか)
・波形の時間軸の分解能(1秒間に1024回サンプリングできればいいとか)
・波形の記録時間(数秒でいいとか12時間分は必要とか)
ぐらいだと思います。
高性能を要求すればそれに従って必要な装置の値段が高くなっていきます。

回答No.3

nano_cat

全部パソコンでやらずに、デジタルストレージオシロスコープ（デジタルオシロで通じる）でやるという方法もあります。波形をFFTすることもできますし、パソコンに転送する方法（USBやシリアル、GPIBなどを使って）もあります。

呼吸波形なら最も遅い、２０万円以下のオシロで充分でしょう。

回答No.2

noname#65504

対象としている機械がどのようなものか知らないのですが、一般的に計測機器の信号はアナログ電圧ででます。

パソコンはディジタル信号（数値で表される量）でないと解析できませんので、ディジタル信号になおしてやる必要があります。これがＡ／Ｄ変換で、その装置がＡ／Ｄ変換器です。

業者の方はおそらくＡ／Ｄ変換器の性能を聞いているのだと思います。これらの性能がわからないとシステムを設計することができません。

Ａ／Ｄ変換器の仕様としては、分解能・サンプリング周波数・入力電圧などがあります。

入力電圧は、計測機器の信号の最大値です。
一般的に１Ｖ、２Ｖ、５Ｖ、１０Ｖ等の仕様があります。Ａ／Ｄ変換器によっては、これらの全てに対応している物もありますが、上限が決まっているものもあります。

分解能は入力電圧レンジをディジタル化する際に分解する性能で、１２、１６、２４，３２ビットなどのものがあります。
これは例えば２Ｖの電圧を１６ビットで分解するということは２／２＾（１６－１）＝６．１Ｅ－５Ｖが最小の分解能ということです（－１はプラスマイナスがあるから）。
なお、電圧に計測器で決まっている係数をかけてやれば、実際モニターしている計測物の物理量になります。

分解能が波形の縦軸をディジタル化するのに対して、サンプリング周波数は、波形の横軸に関する分解性能を表しています。一般にディジタル信号は等間隔時間で計測を行います。この信号を計測する時間間隔の逆数がサンプリング周波数です。
１ｋＨｚ（１０００Ｈｚ）でサンプリングするということは１秒間に０．００１秒刻みに１０００個のデータをとると言うことです。
ＦＦＴを用いた解析を行う場合は、必要な周波数範囲の倍以上の性能があることが必要です。

お礼

大変細かな説明をありがとうございます。参考になりました。頑張って学んでいきたいと思います。