ビートについて

質問

ビートと呼ばれている現象について悩んでおります。

交流電圧発生器の電源を普通のコンセント（100V50Hz）にさし、50Hzの電圧を発生させ、ディジタル電圧計（電源は同じコンセントから取りました）で測定したところ、ディジタル電圧計の表示がゆっくり上下に変動しました。

この変動は、コンセントの周波数と発生する周波数にずれがあると起こるビートだ、というのを聞いたことがあり、それを改善するために、コンセントを60Hzで取ったり、出力する電圧の周波数を数Hz変えたり、コンセントと同期した電圧を出力したりすれば、なおることがありました。

そこで、同じように交流電圧発生器から50Hzで電圧を発生させ、電池で駆動するディジタル電圧計で測定したところ、またビートが起こりました。そこでコンセントを60Hzで取ったんですが、ビートがおさまりませんでした。ディジタル電圧計が故障しているとも思えないし、全然分からなくなってしまいました。

ビートがなぜ発生し、どうやったら無くなるのか。
知っている方がいれば、どんなことでも良いので教えていただければと思います。
よろしくお願いいたします。

回答No.2

chirubou · ベストアンサー

30mV ですか、想像していたよりもかなり小さいですね。まず思うのが、最小桁の変動がそんなに問題なのでしょうか？お使いの「交流電圧発生器」はそれほど制度の高いものなのでしょうか？デジタルだと数字がひょこひょこ変わるので気になりますが、アナログでみたら1/1000 の変動なんて絶対分かりませんよ。デジタル電圧計のマニュアルを調べて精度がどこまで保証されているか調べた方がいいと思います。

次の可能性としては電源の周波数が誘導等で入り込んでいるのではないでしょうか。インピーダンスは高いのでしょうか？可能なら10Kオーム程度の抵抗負荷を与えてみるのはいかがでしょう？これができないようであれば、残るはアースとシールドをしっかりさせる位かな。

いずれにせよビートではないと思います。実際見てみないことには断言はできませんが。

補足

ありがとうございます。

すみません。デジタル電圧計の表示桁を間違っていました。レンジと分解能は600.0mVでした。申し訳ございません。スペックは0.7% of rdg.でした。発生器から30mVを出力させたとき、表示は29.0mV～31.5mVを上下しました。発生器は100mVレンジを使用して30mVを発生させました。スペックは±(設定値の0.080%+レンジの0.015%)でした。

インピーダンスは1MΩ程度なので問題ないと思いますが、10kΩはまだ試していません。

アースは近くになかったので、とっていませんでした。コンセントも2極を使用しました。

ビートではないとしても、ビートに関することが、全然分からないので（文献にものってないし、インターネットでもなかなか分からなくて、）もしよろしければ、ビートに関する情報を教えていただければ、と思います。

回答No.5

mii-japan

＃３です

精度0.7％　で600.0mVレンジですと誤差は4～5ｍVになります

ディジタル測定器にとらわれず、アナログメータで測定されることをお勧めします
指針が一定値を示すのか、振動するのか、振動する場合、振幅、周期は　ディジタル計器では得られない情報が得られます

ディジタル計器の場合、サンプリング周期、A/D変換の方法等まで理解しないと測定値の判断ができないことがあります（要は測定値がいかなる場合でも、所定の誤差以内である保証は無いのです、測定対象や条件によって判断が必要な場合もあるのです）

回答No.4

chirubou

再度 No1&2 です。うーん、どうも何をされているのか今ひとつ良くわかりません。で、逆にこちらからの質問に再度なってしまいます。

少し整理しましょう。AC 電源とバッテリ電源の２つのデジタル電圧計をお持ちなのですよね？で、２つとも同じ現象がみられたということであれば、疑うのは交流電圧発生器ではないでしょうか？

交流電圧発生器がどんなものなのかは分かりませんが、本当に 50-60Hz、30mV の「正弦波」を安定に発生させることができるものなのでしょうか？この手のものは温度に敏感で、電源を入れて１時間程たってから使った方が良いものだったりしませんか？（これは昔の話かな？）もしオシロをお持ちなら、一度、波形を見てみるべきでしょう。

もし本当になんらかのビートだとしたら、発生器の周波数を変化させると、電圧の変化の速度も変わると思います。そういう傾向は見られるのでしょうか？

「交流電圧発生器とデジタル電圧計は普通の電圧線（pomona製）で接続しました。」というのは「普通の電圧線」というのを知らないので理解できませんでした。発生器の出力に電圧計を直接つなぐとどうなりますか？

デジタル電圧計はレンジ一杯で使う方が精度が高いです。600mV レンジで 30mV を測るより60mV レンジとかで測るべきです。

お礼

ありがとうございます。

質問の文章がわかりにくくてすみません。
AC電源のデジタル電圧計のビートの現象については，以前自分が経験したときの話です。このときの装置はもう手元にはないので再現できません。

今回困っているのは発生器の出力電圧をバッテリ電源のデジタル電圧計で測定した時の話です。この装置は今手元にあります。

オシロスコープで波形を見たら，若干波形が歪んでいるような感じでした。

デジタル電圧計のレンジは600mVが一番下なのでそこを使いました。

50Hzを出力するときに発生器のコンセントを60Hzにしたら，変動の幅は少し小さくなりました。

普通の電圧線というのは，バナナプラグの線です。

返事が遅くなってすみませんでした。
何かアドバイスがありましたら，よろしくお願いいたします。

回答No.3

mii-japan

かなりの設備をお持ちのようですから、ビートにこだわるのでしたら、信号発生器の出力をオシロスコープで観察することをお勧めします

なお、測定（器）の基本を失念されていますね（測定誤差の概念）

＞発生器の出力は変えないのに、電圧計の最小桁が上下しました。

測定器の測定精度を確認してください、4桁目の精度は保証されていないと思います、また、ディジタル計器の場合、最下位ディジットは+-1ディジットは表示誤差でもあります
ディジタル測定器は、扱うのは楽ですが、測定値の判断を間違い易いです（意味の無い桁の数値にこだわったり、異常な値を見逃したり）

補足

ありがとうございます。

すみません。デジタル電圧計の表示桁を間違っていました。レンジと分解能は600.0mVでした。申し訳ございません。スペックは0.7% of rdg.でした。発生器から30mVを出力させたとき、表示は29.0mV～31.5mVを上下しました。発生器は100mVレンジを使用して30mVを発生させました。スペックは±(設定値の0.080%+レンジの0.015%)でした。

オシロスコープではまだ波形を見ておりませんが、ビートではないとしても、ビートに関することが、全然分からないので（文献にものってないし、インターネットでもなかなか分からなくて、）もしよろしければ、ビートに関する情報を教えていただければ、と思います。

回答No.1

chirubou

まっとうなデジタル電圧計なら電源の周波数で誤差がでたりすることは無いはずと思います。何かが根本的に違っているような気がします。で、いくつか質問させてください。

・デジタル電圧計は交流ですか直流ですか？
・デジタル電圧計で何をどのように測ったのかよく分かりませんでした。

補足

ありがとうございます。

デジタル電圧計は交流電圧レンジを使用しました。
測定した電圧は30mV（50Hz）程度です。デジタル電圧計の表示桁は30.00mVです。発生器の出力は変えないのに、電圧計の最小桁が上下しました。
交流電圧発生器のコンセントを60Hzで取ったときは、50Hzに比べると、上下の変動の幅は若干小さくなりましたが、変動はおさまりませんでした。
交流電圧発生器とデジタル電圧計は普通の電圧線（pomona製）で接続しました。