周波数応答計測ソフトウェア OS-4100 New

ロボット、搬送装置、半導体製造機、自動車など様々な製品に組み込まれているモーターやドライバーは、 その回転速度やトルクなどを制御するために制御回路が組み込まれています。この制御特性を評価するため、ゲイン余裕と位相余裕を求めます。OS-4100は、周波数応答関数（開ループ伝達関数）からゲイン余裕と位相余裕を自動算出できます。 また、閉ループ伝達関数を計測し、開ループ伝達関数（一巡伝達関数）を求めることができます。DS-0545 2ch信号出力ユニットは、フィードバック信号(対象物の信号）と計測用信号（DS内部で生成した信号）を加算して入力へ戻すことができます。 これにより制御回路に直接信号を注入する事ができ、制御回路の安定性を簡単に評価することができます。
また、ステップ応答機能により時間軸領域の応答性（遅れ時間やオーバーシュート値など）を計測、自動算出することができます。

対象物の時間的な応答の性能を求める事ができます。対象物に階段状のステップ信号（時間）を与え、ステップ応答信号を計測する事で応答性能に関する数値（立ち上がり時間など）を自動的に算出する事ができ、また、実測データと過去データを比較する事もできます。

（協力：シチズン千葉精密株式会社様）

ガルバノスキャナー（ガルバノミラー）とは、レーザー光を反射するミラー走査角度を調整するためのモーターで、高精度な位置センサーを搭載しています。レーザーマーカや顕微鏡、LiDARなど、レーザー光と組み合わせて幅広い用途で使用されています。用途によっては、ミラーを高速かつ高精度に広範囲に走査（スキャン）することが、求められます。そのため、製品開発時は、高速化を実現するために精度の良いシミュレーションを行う必要があり、また、モデルや制御パラメーターの最適化が必要です。
また、お客様に安心してご利用して頂くために、出荷前に製品の性能が担保できているか確認する必要があります。
そのためにガルバノスキャナーの制御特性評価やミラーの共振周波数を高精度に簡単に計測し、把握することが課題でした。

事例 2-1 ガルバノスキャナー制御特性評価
3種類の制御パラメーターを比較した結果

事例 2-2 ガルバノミラーの共振周波数を計測
3種類のガルバノミラーを比較

詳しくは以下ページをご覧ください

アプリケーション事例：ガルバノスキャナーの特性評価
お客様の声：制御特性評価における周波数応答計測ソフトウェア活用事例

構造物に振動が与えられた際にその振動周波数と構造物の固有振動数が一致すると共振を起こし、非常に大きな振動が発生し、故障や破壊の原因につながります。 そこで、構造物（対象物）の振動特性を評価することが重要になってきます。OS-4100 は、加振器を用いた振動特性評価を最大 42 ch 同時に計測することができます。
また、微積分演算機能で加速度から変位に変換することや振幅コントロール機能で加振する振幅値を制御することができます。さらに、2つのデータを四則演算する機能（Item間 演算機能）でジグの重さを差し引いた特性を計測することができます（マスキャンセル）。

計測画面イメージ

加振器の振幅制御する事ができます。計測している振幅が、予め設定した振幅になるように信号出力（DS-5000）の振幅を自動的に変化させることができます。ch1 の振幅が一定になるように加振器を制御する事ができます。ジグの振動特性の影響を受けずに振動特性を計測する事ができます。
また、加速センサーを用いて変位の振幅で制御する事ができます。

出力振幅コントロール機能　設定画面

振幅制御の計測例

バッテリを評価する方法として交流インピーダンス法があります。この方法は、バッテリを破壊や分解することなく、 インピーダンス（電極の劣化など）特性を評価することができる手段の1つです。バッテリに交流電流負荷を印加し、電圧と電流を測定することによって交流インピーダンスを計測することができます。 FRA方式を使用することで広いダイナミックレンジで、高精度に計測することができます。また、バッテリの劣化原因の推定に役に立つコール・コールプロットを表示できます。 計測結果をシミュレーションソフトなどに移行しやすいようにファイル形式に汎用性のある uff や HDF5 形式を採用しています。
※本計測時は、電子負荷装置や電流ブロープが必要です。

計測結果イメージ Cole-Cole plot を描く事ができます。

Cole-Cole plotは、
周波数応答関数の実部を横軸に虚部を縦軸に描いたグラフです。
等価回路を推定するに役に立ちます。

  

機能紹介 周波数分割設定

計測する周波数毎に設定を変える事ができます。 計測時間の短縮や周波数毎に最適な設定を構築する事ができます。重要な周波数帯域のみ周波数分解能の高く計測し、あまり変化のない帯域は粗く計測する事ができ、計測時間の短縮に繋がります。 また、周波数帯域毎に信号出力の振幅を変えるSNを向上させた最適な計測ができます。

スピーカーの性能を決める要素として音の周波数特性があります。OS-4100 は、DS-5000 の信号出力をスピーカーのアンプに接続し、発生した音を騒音計やマイクロホンで捉えることで、スピーカーの周波数特性を計測することができます。 また、カットオフ周波数を自動で見つける機能（カットオフサーチ機能）を搭載しています。さらに、2種類の演算方式を搭載しており、FRA方式で各周波数毎のデータを高精度に取得することやFFT方式で瞬時に計測したい全周波数帯域の特性を取得することができます。

計測結果イメージ

FFT方式

FRA方式

フィルターやアンプなどの電気系の特性を評価するために周波数特性を計測する事があります。
OS-4100を用いる事で高分解能に周波数特性を計測する事ができます。
また、カットオフ周波数を自動で見つける機能を搭載しています。