データサイエンス・分析

周波数の求め方 ヘルツ・特性・周期とは?【わかりやすく図解で解説】

どんな人に読んで欲しい?⇒音響エンジニアや電気工学屋さんを目指す方

副業サラリーマンエンジニアのkgrneerです。主にデータの分析や機械学習を生業としています。

私の経歴が簡単に紹介してありますので、こちらも併せてどうぞ!!

➡【初投稿】脱社畜をあきらめない!!エンジニア兼データサイエンティストがプログラミングで利益を挙げるまで

『周波数』という言葉聞きなれない人もいるかもしれませんが、実は私達が生活する上で必ず接しているものです。

助手ミルク
助手ミルク
言葉は知ってるけど意味はわからないわね。

今回はこのような方にこの記事を読んでいただきたいです。

  • データサイエンティストやAI・DeepLearnning・機械学習に特化したエンジニアを目指す方

  • 研究者、理系の大学生でデータの解析・分析の基礎を勉強している方

  • 音・振動・電気関係・通信関係の仕事を目指す方

周波数とは??ヘルツとは?図解で解説。

 

 

 

周波数って何?まずはwiki先生に聞いてみました。

 

 

 

周波数(しゅうはすう 英:frequency)とは、工学、特に電気工学電波工学音響工学などにおいて、電気振動電磁波振動電流)などの現象が、単位時間ヘルツの場合は1秒)当たりに繰り返される回数のことである



出展元:フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』/周波数






少し解説させていただきます。周波数の単位は基本的に『Hz』(ヘルツ)を使います。

 

Hzは簡単に言うと『1秒間に繰り返される回数』です。

 

例えば5Hzのsin波をExcelで書くとこのようになります。

 

 

 

 

 

 

 

1山0.2秒間隔で、1秒間に5回繰り返されていることがわかります。

 

 

また、職種や使用する機器によっては、周波数(Hz)という表現をせずに、周期(s)という表現をする場合もあるので、注意が必要です。

 

 

 

 

 

周期は1山の間隔のことを指します。この例の場合は 周期 0.2s となります。

 

 

 

 

 

 

 



『周波数』の特性を使った具体例を説明

 

 

周波数の特性を生かして、音響とか電気の業界ではごく普通に扱われています。具体的にどんなことに使われているんでしょうか?いくつか例を紹介します。

 

 

  • 家庭用電源 家電製品の50Hz/60Hz



    出展元:関西電力/なぜ違う周波数ができてしまったの?



    一番良く目にするのがこれではないでしょうか。

    日本の電気は電力会社から送られる交流電源を使用しています。

    家電製品では周波数が違うとある地域では使用できないものがあります。





  • 楽器や音声、音の高低は全て周波数が決まっている。


    出展元:offis acountis/音の高さは周波数で表すことができます。



    ピアノやギター等音階、楽器の音は、固有振動の周波数を調整することで成り立っています。 


    DJやトラックメイカーの方が使用するシンセサイザーもこのような音響技術が応用されています。


    良く年齢が上がると聞こえなくなると言われる、『モスキート音』は17kHz前後の高い周波数の音のことです。



  • スマートフォン、Wi-fiルーター、無線等の通信機器


  • 出展元:WiFiスタイル/WiFiの2.4GHzと5GHzとは?周波数帯域の特徴を使い分け方


    良くwi-fiで2.4GHzとか5GHzという表記を目にしますが、あれは通信速度を表しています。

    基本的に周波数が高いほうが、通信速度が速いということですが、一長一短があるようなので、注意が必要です。

    虎ぱぱ
    虎ぱぱ
    それぞれの業界で周波数の特性を理解し、使うことで最適な技術を選べているんだね。


まとめ 周波数の定義をおさらい

  • 周波数の単位は『Hz』(ヘルツ)

     

  • 『Hz』は1秒あたりの繰り返し数を表す。1区間の感覚を周期と呼ぶ
  • 周期は1山の秒数を表す。

     

  • 周波数はその特性を生かして音響業界、電機業界、通信業界等身近なところで使われている。

さらに周波数について詳しく知りたい方『FFT解析』についての記事も読んでみて下さい。周波数を解析する方法が主ですが、車やバイクに使われるギアの周波数計算なんかにも触れてます!!

 

FFT解析とは?【原理とグラフの見方を3ステップでわかりやすく解説】FFT解析とは『周波数と強度を把握するための手法』です。と聞いても大半の方はピンと来ないと思います。まずは『FFT解析の概要を知りたい』という方のためになるべく式を使わずに解説していきます。...

 

座右の銘は『明日は明日の風が吹く』

 

虎ぱぱでした♪

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PythonでAIを作ってみたい⇒誰でも勉強すればできる?
虎ジュニア
虎ジュニア
ぱぱー僕もAI作ってみたいよ~機械学習教えてよ~
虎ぱぱ
虎ぱぱ
ジュニアにはまだ早いよ。大人になったらね~
助手ミルク
助手ミルク
ちょっ…いつも挑戦がどうとか言っときながら…子供の夢を奪う気!?AIは誰でも作れるんじゃなかったの!?
虎ぱぱ
虎ぱぱ
そりゃ…いつも言ってる通り、正しく学べば誰でも作れますよ!!(そうは言ってもジュニアは3歳だぞ。)