OSC（オシレータ）に関する疑問（共振現象）

質問

OSC（オシレータ）では容易に短いパルスを発生させることができますよね？この短いパルスでデバイスを駆動したにも関わらず、出力された音波は短いパルスをもっていませんでした。
図書館で調べましたところ共振現象と関わりがあるようなのですが、なぜ共振現象と関連しているのかが良く分かりません。
ご教授のほど、宜しくお願い致します。

回答No.1

tance · ベストアンサー

どんなデバイスか解りませんが、おそらく超音波かなにかのピエゾ
ではないかと想像して、以下話を進めます。

シンプルな作りのメカには明確な共振がつきものです。たとえば
丸い円盤状の金属の板は、叩くと「コン」ではなく、「チーン」と
響きます。鉄琴やトライアングルなど金属製の単純な形のものはたいてい
同じように共振を持ちます。（支持のしかたにもよりますが）

何故共振点があるかを最初から説明するのはしんどすぎるので、ここでは
質量と弾性を持った低損失の物質はよく共振すると思ってください。
煎じ詰めれば、バネの下に吊した錘をつつくと上下に振動するのと
基本原理は同じです。

さて、たいていのピエゾ素子は円盤などの単純な形ですので、単純な
共振点を持ちます。その共振周波数で最も効率がよくなったり感度が
よくなったりするわけです。逆に、感度などを良くしようとして、
共振点を利用しています。

そんなわけで、大抵の超音波振動子は鋭い共振特性を示し、パルスなどの
多くの高調波を持った波形でドライブしてもそのうちの共振する
周波数だけが生きて、他の周波数は消えてしまいます。なので、音波
の波形はきれいな正弦波になるのです。

なかには、時間計測などで高速応答を要求されるものもあり、そのような
素子は感度を犠牲にして帯域を広くしています。そのために振動子に
わざと損失の大きい材料を塗ったり、形を変えたり、いろいろ工夫を
して、広帯域（低Q）にしてパルス応答を良くしているものもあるのです。

ボルト締めランジュバンのようなものでも同じ事です。
音声用のマイクでは共振周波数を可聴域外の高い周波数か低い周波数に
もっていくことで広帯域でフラットな応答を得ています。

お礼

わざわざ長文でのご返信ありがとうございました！！
身近な例で説明して頂きイメージしやすかったです。
感度を求めることに専念しがちでしたが、
条件によっては感度を落として広い指向性を求めることも重要であることも良く分かりました。
共振現象との関連以外にも多くの知識を得れたと思います。
大変参考になりました、ありがとうございます！