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サーボアナライザー 周波数応答計測ソフト
OS-4100

PCベース型 周波数特性分析器
誰でも高速に高分解能に周波数応答関数の計測を実現

周波数応答計測ソフトウェアは、機械構造物の振動特性、スピーカーの音響特性、モーター制御特性、 サーボ解析、カップリングの応答特性、バッテリのインピーダンス特性など様々な対象物の周波数特性を計測することができる専用のソフトウェアです。 サーボアナライザー、周波数特性分析器としてご利用でき、簡単に誰でも高速に高分解能に周波数特性を取得する事ができます。

製品概要

ソフトウェア

OS-4100周波数応答計測ソフトウェアは、従来機種のサーボ解析（DS-0242 / DS-0342）の後継機種です。従来機種の機能を全て搭載し、さらに外部コントロールやステップ応答機能など新しい便利機能を搭載したソフトウェアです。

  • ソフトウェア

ハードウェア

DS-5000は、従来機種DS-3000より小型化、ダイナミックレンジの向上、全chアイソレーション（絶縁）したノイズに強いハードウェアです。ダイナミックレンジは110 dBから130 dBへ向上、最大計測チャンネル数は、32 chから42 chへアップしました。

  • ハードウェア

特長

1. 高速に高分解能に幅広い周波数帯域を計測

2種類の演算方式を搭載

2種類の演算方式を搭載しており、計測シーンや目的に合わせて選択ができます。

  • FRA方式（Frequency Response Analyzer）
    FRA方式（Frequency Response Analyzer）

    信号出力 Log Sin スイープ
    周波数分解能 200 Line / Decade
    (10 Hz ～ 40 kHz) 計測時間78秒（2回平均／Line）

    単一周波数毎に振幅・位相を求める方式です。
    広いダイナミックレンジにより、周波数特性を高精度に計測することができます。

  • FFT方式（Fast Fourier Transform）
    FFT方式（Fast Fourier Transform）

    信号出力 Random
    周波数分解能 6.25 Hz（6400 Line）
    計測時間 17秒 (100回平均）

    計測する全ての周波数範囲を同時に求める方式です。
    広い周波数範囲を高速に測定する事ができ、対象物の周波数特性を素早く把握する事ができます。

FRA方式の演算を高速化

制御特性の評価やインピーダンス測定など低周波数領域を計測する場合、非常に計測時間がかかる場合があります。
従来の演算方式を見直し、大幅に計測時間を短縮しました。

例

  計測条件1 計測条件2
本製品（OS-4100） 54秒 100秒
旧製品（DS-0342） 195秒 365秒

計測条件1：FRA方式 1 Hz ～ 1,000 Hz 50 Line/Decade
計測条件2：FRA方式 1 Hz ～ 100 Hz 100 Line/Decade

2. PCならではの多彩で自由度の高いグラフ表示

ボード線図、ナイキスト線図、コクアド線図、ニコルス線図、コールコールプロットなどの周波数応答関数を多彩な方法で表示可能です。
計測中の時間波形や瞬時パワースペクトルをモニタする事ができ、接続方法の確認や異常なデータなどをリアルタイムに確認する事ができます。
また、ドッキングウィンドウで各種ウィンドウの表示位置をお好みのレイアウトに変更することができます。

2. PCならではの多彩で自由度の高いグラフ表示 No.1

周波数応答関数を計測しながら各chの時間波形とパワースペクトルをモニターする事ができます。
別途、モニター用にオシロスコープなどを用意する必要はありません。

  • 2. PCならではの多彩で自由度の高いグラフ表示 No.2

3. 機械制御特性計測と騒音振動計測を両立

制御特性の計測（OS-4100）と騒音振動計測（O-Solution）を1つのハードウェアで計測する事ができます。用途に合わせてソフトウェアを使い分ける事で低コストで様々な計測にご利用になれます。

例えばカメラの手振れ補正制御特性をOS-4100で計測し、モーターの音などをO-Solutionで計測する事ができます。

  • 3. 機械制御特性計測と騒音振動計測を両立 No.1
  • 3. 機械制御特性計測と騒音振動計測を両立 No.2

機能紹介

様々な用途にご利用できる便利な機能を搭載しています。

リスト表示

ピーク点、減衰比や損失係数、ゲイン余裕＆位相余裕をリスト表示できます。また、ゲイン余裕＆位相余裕を自動サーチできます。

  • ピーク点のリストアップ
    ピーク点のリストアップ
  • 減衰比リスト（減衰比、損失係数、Q値などをリスト表示）
    減衰比リスト（減衰比、損失係数、Q値などをリスト表示）

再計測機能

周波数応答関数を計測後、一部分のみ周波数分解能を高くして再計測する機能を搭載しています。
全体の周波数特性を捉えた後、共振位置など周波数分解能を高く計測したい領域がでてきます。
その領域のみを周波数分解能高く再計測できます。計測時間の短縮に役に立ちます。

  • 再計測機能

周波数分解能拡大機能の紹介

動画を見る

データの共有

OS-4100は、旧製品のESUFEELやDS-0342（サーボ解析）で取得したデータやO-Solutionで取得したデータをインポートする事ができます。
過去データとの比較やハンマリング試験で取得した周波数応答関数と比較する事ができます。

  • データの共有

OT-0450 損失係数算出ツール（オプション）

材料の振動減衰性能（損失係数）を評価

JIS K7391に従って、周波数応答計測ソフトウェアOS-4100により取得した周波数応答関数から、制振材料の損失係数とヤング率を算出します。

OS-0410外部コントロール（オプション）

オプション機能としてOS-0410外部コントロールを用意しています。お客様が作成したソフトウェアとTCP / IPで通信し、事前に用意した計測条件で計測、データの保存を行うことができます。

量産品の検査プロセスを自動化

オプション機能としてOS-0410外部コントロールを用意しています。お客様が作成したソフトウェアとTCP / IPで通信し、事前に用意した計測条件で計測、データの保存を行うことができます。

量産品の検査プロセスを自動化

量産品の検査プロセスを自動化

設定、計測、保存を行う事を自動化する事でボタン1つで必要な作業を完了する事ができます。

他アプリから計測器を制御

計測開始と終了タイミングを制御する事や計測条件を指定する事ができます。

外部コントロール OS-0410
LANポート 制御側との通信用（同一PC内での運用する場合は不要）
プロトコル TCP / IP
文字コード ASCⅡ
改行コード CRLF

構成

周波数応答計測ソフトウェアは、DS-5000シリーズ（FFTアナライザー）ハードウェアとPCを用いたシステムです。
DS-5000シリーズ（FFTアナライザー）の信号出力機能を用いて対象物へ信号を入力し、その入力信号と出力信号（応答）を計測し、周波数応答関数を求めます。

計測イメージ

  • 計測イメージ

事例

事例 1. 小型モーターの回転トルク制御特性計測

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 2 ch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。

計測システム

  • 計測システム

ブロック図

  • ブロック図

DS-0545 2ch信号出力ユニット（加算機能付き）

DS-0545 2 ch信号出力ユニットは、対象物からのフィードバック信号に計測用信号（DS内部で生成した信号）を加算した信号を出力できます。

そのため加算アンプを用意する必要がなく、アンプ間のケーブル配線がなくなることで、耐ノイズ性が向上します。

  • DS-0545 2ch信号出力ユニット（加算機能付き） No.1
  • DS-0545 2ch信号出力ユニット（加算機能付き） No.2

機能紹介 ステップ応答機能

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。

  • 機能紹介 ステップ応答機能 No.1
  • 機能紹介 ステップ応答機能 No.2

事例 2. ガルバノスキャナー制御特性評価とミラーの共振周波数の計測

（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

  • ※カーソル値、軸の数値を消しています。
    ※カーソル値、軸の数値を消しています。

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

  • ※カーソル値、軸の数値を消しています。
    ※カーソル値、軸の数値を消しています。

詳しくは以下ページをご覧ください

事例 3. 加振器を用いた振動特性の評価

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）。

計測システム

  • 計測システム No.1
  • 計測システム No.2
  • 計測画面イメージ
    計測画面イメージ

加振器を用いた振動特性の評価

動画を見る

機能紹介 振幅コントロール機能

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
    出力振幅コントロール機能 設定画面
  • 振幅制御の計測例
    振幅制御の計測例

振幅コントロール機能 紹介動画

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事例 4. バッテリー（2次電池／燃料電池単セル用）の交流インピーダンスの測定

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。

計測システム

  • 計測システム

高速低電圧電子負荷装置（株式会社 計測技術研究所）

  • 高速低電圧電子負荷装置（株式会社 計測技術研究所） No.1
型式 ELL-355
電力 350 W
電圧 30 V
電流 135 A
内部インピーダンス 3 mΩ/80 nH

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。

  • 高速低電圧電子負荷装置（株式会社 計測技術研究所） No.2
  • 高速低電圧電子負荷装置（株式会社 計測技術研究所）　No.3
機能紹介 周波数分割設定

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。

事例 5. スピーカー音響特性（周波数特性）の評価

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。

計測システム

  • 計測システム

計測結果イメージ

  • FFT方式
    FFT方式
  • FRA方式
    FRA方式

事例 6. フィルターやアンプの周波数特性評価

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。

計測システム

  • 計測システム

フィルターの特性評価の紹介

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仕様

入力部
計測チャンネル数 40 kHzユニット 3～42 ch（DS-0523 DS-0526）
100 kHzユニット 2～4 ch（DS-0532 DS-0534）
筐体間接続 なし
入力電圧レンジ -30 / 0 / +30 dBVrms（3レンジ）
センサー用定電流駆動（CCLD） +23 V～26 V / 4 mA±25 %（25 ℃）
TEDS機能 ・IEEE 1451.4 Ver.0.9、1.0 加速度センサー、マイクロホン
・IEEE 1451.4 Ver.1.0 力センサーに対応
A/D変換器 24 BitΔΣ型
カップリング AC / DC 自動切換え機能付き
端子 BNC（電圧入力／CCLD切替）
電圧オートレンジ機能 有　各チャンネルの電圧レンジを自動で最適値に選択しながら計測可能
チャンネル間位相精度 ±0.1 °（20 kHz未満）、±0.7 °（20 kHz以上）
ダイナミックレンジ 160 dB（FRAモード 40 kHz / 100 kHzユニット）
130 dB（FFTモード 40 kHzユニット）
120 dB（FFTモード 100 kHzユニット）
アイソレーション 有　42.4 Vpk BNCグラウンド-筐体間および各BNCグラウンド間
信号出力部
出力チャンネル数 1 ch（DS-0543もしくはDS-0545）40 kHzおよび100 kHzに対応
出力信号の種類 サイン／サインスイープ（ログ／リニア）／スウェプトサイン
ランダム／擬似ランダム／インパルス
出力電圧 オフセット電圧と振幅合わせて、最大±10 V（Peak）
D/A変換器 24 BitΔΣ型
最大出力電流 10 mA
出力テーパ 上がりと下がり（1 ms～10 s）
計測開始遅延 信号を出力してから計測するまでの遅延時間を設定 （1 ms～10 s）
オフセット出力 有　出力電圧の振幅と合わせて最大±10 V（Peak）
常時、オフセット電圧を出力する事が可能
アイソレーション 有　42.4 Vpk BNC グラウンド - 筐体間および各 BNC グラウンド間
加算アンプ機能 DS-0545 2 ch信号出力ユニットに搭載
DS-0545は、DS-0545で生成した信号出力とDS-0545へ入力した信号を加算した信号を出力する事が可能。
また、加算した信号およびDS-0545で生成した信号を同時に出力する事も可能。
演算部
FRAモード（Sinスイープ）
測定周波数範囲 40 kHzユニット 10 mHz～40 kHz
100 kHzユニット 10 mHz～100 kHz
周波数分解能 Logの場合：line/Decade 2～2000（4000）
Linの場合：line/Total 200～25000（50000）
周波数範囲分割設定 測定周波数範囲を最大30分割できる。
各々加算回数や信号出力振幅、周波数分解能を設定できる。
オート分解能コントロール機能 周波数全域の特性を精度良く観察できるようにするため、周波数分解能を自動的に最適化する機能
出力振幅コントロール 「振幅制御ch」
任意に設定可能。
「制御する物理量」
振幅の設定は、LinもしくはLogで設定可能。
振動（加速度、速度、変位）の場合は、微積分を行い、別の物理量で制御可能。
「運転モード」
振幅を一定もしくは分割で設定可能（分割数は30分割）
表示単位（p-p、rms、0-p）、初期電圧値、出力最大電圧値、許容量を設定できる。
FFTモード（ランダム、スウェプト、インパルス）
測定周波数範囲 40 kHz入力ユニット～40 kHz
100 kHz入力ユニット～100 kHz
出力方式 ランダム、疑似ランダム、スウェプト、インパルス
サンプル点数 最大65536点（25600ライン）
（32768点以上はランダム信号のみ）
周波数レンジ（シングルレンジ）Hz 10、20、25、40、50、80、100、160、200、400、500、800、1 k、1.6 k、2 k、2.5 k、4 k、5 k、8 k、10 k、20 k、40 k
※ 100 kHz入力ユニットの場合は、上記に25 k、50 k、100 kを含み、1.6 k、8 kを除きます。
周波数レンジ（ペアレンジ）Hz Hiレンジは、シングルレンジと同じ
Loレンジは、Hiレベルの1/5、1/10、1/20、1/50、1/100
表示部
周波数応答関数の表示 コクアド線図（横軸：周波数／縦軸：実数部と虚数部）
ボード線図（横軸：周波数／縦軸：ゲインと位相）
ナイキスト線図（横軸：実数部／縦軸：虚数部）（振幅の対数軸表示が可能）
ニコルス線図（横軸：位相／縦軸：ゲイン）
コールコールプロット（横軸：実数部／縦軸：虚数部）
モニター波形の表示 時間波形　および　パワースペクトル
リスト表示 ピークリスト（振幅のピーク値を自動サーチ）
任意リスト（任意の箇所をリスト表示）
ゲイン余裕と位相余裕（自動サーチ）
減衰比（損失係数）リスト
カットオフ周波数自動サーチ機能 有
ステップ応答機能
自動算出する値 立ち上がり時間、遅れ時間、行き過ぎ時間、オーバーシュート、整定時間、対数減衰率、減衰比、振動周期、減衰周波数
信号出力の仕様
（対象物へ入力するステップ信号）		 入力インピーダンス1 MΩ入力容量1 μF
DS-5000の出力電圧 1 Vp-p時
・立ち上がり時間スルーレート（10～90 %） ：3.1 μs
・整定時間（目標値の ±5 %） ：22 μs
・オーバーシュート（突起部） ：+11 %
ファイル形式
インポートファイル形式 DATS（OS-4100で取得したデータ）
DATX（O-Solutionで取得した周波数応答関数）
SDT/SCD（DS-0342 サーボ解析で取得した周波数応答関数）
DAT（DS-3000 ESUFEELで取得した周波数応答関数）
CSV（OS-4100からエクスポートしたCSVファイル）
エクスポートファイル形式 DATS（HDF5形式）
CSV
UFF

※OS-4100は、DS-5000（ハードウェア）を利用する事で計測（データの取得）ができます。
DS-5000の詳細は、こちらからご確認ください。

【概略仕様】OS-0410 外部コントロール
プロトコル TCP / IP
ポート 任意
文字コード ASCII
改行コード CR＋LF
C（クライアント） / S（サーバー） S（サーバー）
【動作環境】
インタフェース LAN端子 1000base-T
対応OS Microsoft® Windows® 11 Pro（64 bit版）、Microsoft® Windows® 11 Enterprise LTSC（64 bit版）※、Microsoft® Windows® 10（64 bit版）
対応.NET Framewok .NET Core 6.0 Desktop Runtime

Windows 11 Enterprise※ は、標準設定（標準ポリシー設定下）のWindows環境にて動作確認を行っています。
セキュリティ設定やグループポリシーの変更、サードパーティ製セキュリティソフトウェアの導入など、標準設定から変更された環境での動作は保証対象外です。そのため対応は限定的なサポートにとどまる場合があります。

【推奨スペック】
CPU IntelR Core™ i7 第8世代以降のインテルR CoreTMプロセッサー 4コア8スレッド以上、ベースクロック周波数1.8 GHz以上
メモリ 16 GB以上

価格

ハードウェア（DS-5000）とソフトウェア（OS-4100 周波数応答計測ソフトウェア）をセットにしたお得なセット価格をご用意しています。
3 ch 40 kHzや2 ch 100 kHzなど他のセットもございます。詳細は、当社営業所またはお近くの販売店にお問い合わせください。

周波数応答計測 ＆ FFTセット

6 ch 40 kHz 周波数応答計測 ＆ FFTセット　

ハードウェア構成
型名 品名
DS-5100 メインユニット
DS-0526 6 ch 40 kHz入力ユニット
DS-0545 2 ch信号出力ユニット
ソフトウェア構成
型名 品名
OS-4100 周波数応答計測ソフトウェア
OS-0410 外部コントロール
OS-5100 プラットフォーム
OS-0522 FFT解析機能
OS-0512 ハードウェア接続機能

2 ch 100 kHz 周波数応答計測 ＆ FFTセット

ハードウェア構成
型名 品名
DS-5100 メインユニット
DS-0532 2 ch 100 kHz入力ユニット
DS-0545 2 ch信号出力ユニット
ソフトウェア構成
型名 品名
OS-4100 周波数応答計測ソフトウェア
OS-0410 外部コントロール
OS-5100 プラットフォーム
OS-0522 FFT解析機能
OS-0512 ハードウェア接続機能

周波数応答計測セット

周波数応答計測ソフトウェア（OS-4100）とDS-5000（FFTアナライザー）ハードウェアをセットにしたお得なプランです。

6 ch 40 kHz 周波数応答計測セット　

ハードウェア構成
型名 品名
DS-5100 メインユニット
DS-0526 6 ch 40 kHz入力ユニット
DS-0545 2 ch信号出力ユニット

ソフトウェア構成

型名 品名
OS-4100 周波数応答計測ソフトウェア
OS-0410 外部コントロール
OS-0512 ハードウェア接続機能

2 ch 100 kHz 周波数応答計測セット　

ハードウェア構成
型名 品名
DS-5100 メインユニット
DS-0532 2 ch 100 kHz入力ユニット
DS-0545 2 ch信号出力ユニット
ソフトウェア構成
型名 品名
OS-4100 周波数応答計測ソフトウェア
OS-0410 外部コントロール
OS-0512 ハードウェア接続機能
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最終更新日:2025/10/20