誤差について。

質問

RC発振器を使い、オシロスコープに波形を表示させました。
そこから、実行値と周波数を計算して出したのですが、電圧計や周波数カウンターに表示されている値と比較してみると誤差が生じました。
この誤差の原因にはどのようなことがあるのでしょうか？
よろしくお願いします。

回答No.4

hssh · ベストアンサー

#1,3です
大体の状況は想像できました
エージングは冬場の朝１番の測定でなければ、それほど影響はしないはずです
15回の測定のうち後半の結果が良いのであれば、これが影響していますが
アナログオシロ、発振器だと、あっても1%以下ですね
ただし、これは測定作業の基本なので、頭に入れておくことが大事です
5,6桁以上の測定になると24時間前からの機器のエージングはよくあります
プローブ校正も怪しい気がしますが、正弦波なのであまり影響はでていないと推測されます

それはさておき、
周波数のズレが大きいのですね
管面の読み取りの場合、正弦波だと時間軸の方が電圧軸よりも読みにくく誤差が出やすいはずです
管面の読み取り誤差は、6目盛で2mmの誤差があったとして3%くらいですから、
それ以外に原因があるということです
電圧の方は、実効値算出式の定数の有効桁などを疑うところですが、とりあえず周波数について考察します

怪しいのは、機器のズレですね
機器の校正ズレはそんなにおおきくはないはずなので、
発振器かオシロに、キャリブレーション（微調整オフセット）がかかっている可能性があります
測定前に、確認をしていないのなら、これが原因のような気がします
デジタルオシロだと管面に表示がでるものが多いのですが、アナログだと気づかないことが多々ありますね
#3での検証実験で答えはでるはずですが、こんなところでどうでしょうか

なにか見落としがあれば、他の皆様よろしくおねがいします

お礼

回答ありがとうございます。
大変参考になりました。
次の機会に調べてみようと思います。
今回は本当にありがとうございました。

回答No.5

foobar

#2です。
周波数カウンタや電圧計で5-10%の誤差が有る というのは少々考えにくい(※1)ので、オシロスコープで観測するさいに問題が有ったのではないかと思います。

オシロスコープには、垂直軸や時間軸の感度を調節できるつまみがあります。これがきちんと CAL(Calibrated)の位置になっていたか、要確認かとおもいます。
(これが可変状態だと、管面から読み取った値自体に意味が無くなります)

※1 発信器の出力波形が大きく歪んでいると、その影響で測定値に誤差が入ることは有ります。

なお、アナログオシロスコープの垂直、時間軸の確度はフルスケールに対して2-3%程度です。ですから、感度調節つまみをCALの位置にしていても、基準信号で較正しなければ、この程度の誤差がはいることはあります。

お礼

回答ありがとうございます。
ツマミの調整はしていなかったと思いますので、恐らく言われている通りのことが原因であると思います。
次は、調整をしっかりとした後に、挑戦してみたいと思います。

回答No.3

hssh

#1です
ちょっと説教臭い私の文に丁寧な補足を有難うございます

まずは#2さんの言われているように校正はちゃんとできているのが前提です

いくら管面読みでも周波数10%ずれは大きすぎますね
さらに補足をお願いします
・周波数も実効値も5～10%ずれていますか
・測定毎の誤差は同じ方向にずれていますが(プラス、マイナス)
・対象信号は、正弦波出力 電圧は1～5V 周波数 60～200Hzくらいですか
・機器のエージングはやっていますか
・オシロはアナログですかデジタルですか
・電圧計はマルチメータで、実効値レンジですか
・出力電圧にオフセット(DC)は乗せてないですよね
・測定するときはオシロと電圧計とカウンタは同時につないでいますか

誤差とは、周波数カウンタと電圧計を基準として言っているとおもうのですが
とりあえず原因解明の為には、
1. RC発振機が市販の計測器であるならば、設定出力値を読めるはずです
　それとの違いはどのくらいですか
　この時点で、10%も誤差があったなら発振機かカウンタに原因があります
　このとき、オシロでの表示と合っていますか
2. カウンタは正確ですか
　オシロの校正出力をカウンタに入力してみてください。
3. 電圧計でピーク値を計ってみましょう
　オシロでの読みとくらべて違いがあれば、どちらかに原因があります

どうでしょうか

補足

詳しく回答してくださってありがとうございます。
・周波数のほうは電圧よりは誤差が小さいようで、最高5％程度に収まっています。
・測定毎の誤差は電圧、周波数共に同じ方向(プラスの方向)にずれているようです。
・信号は正弦波、電圧、周波数については良くわからない状態ですが記録によると、電圧～3V周波数～1KHz程度と思われます。
・エージングはやりませんでした。
・オシロスコープはアナログオシロスコープです。
・電圧計はマルチメータで、レンジは調整してありました。
・すいません。オフセットとは何でしょうか。
・測定時にはオシロスコープ、電圧計、カウンタは同時につないでいました。

1、2、3、については、今機器が手元に無いので、次の機会に試してみようと思います。

勉強不足なため、まともな補足が出来ずにすいません。

回答No.2

foobar

オシロスコープの表示波形から電圧や周波数を出されたのですね？

それぞれの機器の確度(オシロスコープの縦軸表示確度、水平軸表示確度、電圧計の確度、カウンターの確度)を調べて、実験で得られた誤差と比較する必要があります。

もう一点、発信器の出力がどれだけ正確な正弦波になっているかも確認する必要が有ります。(正弦波からずれると波高率が、、)

回答No.1

hssh

カテ違いを注意されたときに、この質問には誤差の大きさを明記してもらわないと答えようがないと指摘されませんでしたか

それと測定環境についても書いたほうがよいでしょう
周波数とか電圧とか、自作測定機なのかとか
なぜなのかを考えてみてください
ほんとうに、自分で誤差の原因について考えましたか
まず、自分自身の考えを述べておいてほしいですねぇ
すくなくとも理系であるならばね

それと、
実行値 -> 実効値
タイトルも的を得ていない

補足

回答ありがとうございます。
誤差ですが、15回ほど測定を行った結果のうちほぼすべての結果において5～10パーセント程度の誤差になりました。
周波数や電圧は測定毎に変えてあります。
測定器についてはすいませんがわかりませんが、自作機等ではなかったと思います。
自分では、使用した機器の許容誤差等によるものではないかと考えたのですが、これだけでは誤差が大きすぎると思ったので質問をしました。
不備の多い質問で申し訳ないのですがよろしくお願いします。