計測関連用語集

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高速オシロスコープ(こうそくおしろすこーぷ)

従来のオシロスコープ(オシロ)と、2005年以降に発売された広帯域オシロスコープを区別するために、(従来の)一般的なオシロを汎用オシロ、広帯域オシロを高速オシロと便宜的に呼ぶ。周波数帯域2GHzまでを汎用オシロ(OSはメーカ独自が多い)、それ以上を高速オシロ(OSはwindowsが多い)とするメーカが多い。正式には広帯域オシロだが、高速デジタル回路の評価用途のため、高速オシロスコープとも呼ばれる(以下の参考記事「オシロスコープの動向と、最新1GHz帯域モデルの各社比較」に周波数帯域別の主要モデルを掲載)。 2000年代初頭のオシロの主流はミッドクラスの周波数帯域100MHz~500MHzモデル(いわゆるミドルクラスと呼称されている)で、1GHzモデルは高級器、最高機種は4GHzモデルだった。技術の進歩によってシリアル通信の規格は高速化され、勃興する新情報家電の製品群に搭載されていった。これらの高速伝送インタフェースの評価向けに、キーサイト・テクノロジーが新しいコンセプトの6GHz帯域のモデル54855Aを2005年に発売した。これが広帯域オシロ(高速伝送評価用アナライザ)で、以降テクトロニクス、レクロイ(現テレダイン・レクロイ )のオシロ3社による最高周波数モデルの開発競争が激化し、周波数帯域は10GHz、30GHzと高くなっていった。2018年にはキーサイト・テクノロジーから110GHzのモデル(価格約1億円)が発売されている(以下の参考記事「キーサイト・ワールド2018」で、世界初公開を取材)。 2018年にローデ・シュワルツが高速オシロに参入し、現在は海外の4社がラインアップしている。国産では唯一、岩崎通信機が1GHzのDS-8000シリーズを販売している。DLシリーズでデジタルオシロに参入して日本市場ではテクトロニクスに次ぐシェアの横河計測は500MHzまでしかラインアップがなく、高速オシロはつくっていない。つまり、高速オシロは海外メーカの独壇場である。RFなどの高周波の測定器の要素技術があるメーカにしかつくれない高周波の計測器といえる。たとえば国産のアンリツには高周波技術があるが、同社は自動車市場を新しいターゲットにして高砂製作所を2022年に傘下にするなど、更なる通信分野(高速オシロ)に参入する意向は感じられない。 高速オシロは構造はオシロ(機種群はオシロ)だが、汎用オシロ(いわゆる一般的なオシロ)とは使い方が全く異なる。汎用オシロの上位機種ということではなく、スペクトラムアナライザ(スペアナ)のような高周波のアナライザといえる。オシロという名前なので誤解されるが、特定用途向けの通信アナライザである(サンプリングオシロスコープが周波数帯域が広いために、アイパターン測定で通信の伝送品質の評価に使われたのに似ている)。 オプションとして各種の規格の解析ソフトウェアやメモリ増設が用意されている。次々と規定される新しい規格の評価をすることが主眼である点は移動体通信用の測定器やプロトコルアナライザと同様で、製品寿命が長くない専用器である。ユーザはオプションを適切に選択しないと目的にあう仕様にはならない。そのため、良く使う解析ソフトウェアやメモリ増設などをバンドルしたアナライザタイプが用意されている(DSAオシロスコープ)。 オシロの形名は頭のアルファベット3文字と次の数字がシリーズを表し、下3桁の数字が周波数と入力チャンネル数を示していることが多いが(以下の参考記事「計測器の形名が詳しい)、以前のアナライザタイプは頭のアルファベットがシリーズのアルファベットと全く違い、同じシリーズだと判別しにくかったが、現在はわかりやすいように改善された。たとえば2008年発売のキーサイト・テクノロジーDSO90000AシリーズのアナライザタイプはDSA90000Aだった。DSOはDigital Storage Oscilloscopeが由来の形名、DSAは「DSOのアナライザタイプ」とでもいう意味。 計測器メーカは高速オシロや汎用オシロという分類(表現)をしていない。下位モデルから、ハンドヘルド、ベンチトップのローエンドとミドルクラス(通常はこの2つが汎用オシロに相当)、ハイエンド(これが高速オシロに相当)などの分類である。広帯域オシロという呼称も各オシロスコープメーカの品名にはほとんど使われていないが、「広帯域オシロスコープ入門」(2015年出版、CQ出版社、トランジスタ技術の増刊、RFワールドNo.29)では高速オシロで最高周波数帯域の競争をした前述3社が記事を満載している。そのため広帯域オシロという呼称は各社に認知されている公式な用語といえる。 [オシロの分類(種類の表記)の例] ローデ・シュワルツはベンチ、高性能などである。 高速オシロに本格参入 (R&S RTP ハイパフォーマンス・オシロスコープ発表会) キーサイト・テクノロジーの6000Xシリーズは十分に高速オシロの周波数帯域だが、下のモデル(InfiniiVisionシリーズ)に分類されている。 キーサイト・テクノロジーの“見える”オシロ InfiniiVision 3000T Xシリーズ

高速デジタル(こうそくでじたる)

(high speed digital) 「高速デジタル信号」、「高速デジタル伝送」、「高速デジタル信号伝送」などの略記。NTT東/西日本とNTTコミュニケーションズが提供する64k~6Mビット/秒のデジタル信号を伝送する専用回線を「高速デジタル専用線」、この回線の使用プランの名称を「高速デジタル伝送サービス」という。 オシロスコープ(オシロ)のトップベンダであるテクトロニクスはオシロの解説書などで「高速デジタル信号の解析には広帯域オシロスコープを使い」などの表現がある。キーサイト・テクノロジーが2023年に開催したKeysight World(プライベートショー)の2日目のタイトルは「高速デジタル 光電融合トラック」で、高速デジタルに該当する展示コーナは「PCI Expressのプロトコル試験」、「Rx試験 ケーブル試験」、「Tx試験 電源ノイズ評価」、「送信波形評価」、「BER特性評価」、「高分解能TDR測定環境」などがあった。展示された計測器は高速オシロスコープ(周波数帯域33G~110GHz)、サンプリングオシロスコープ、BERT(PAM4/64G baud)、AWG(256G S/s)などである。すべて高速デジタル信号の評価に関係するモデルである。 このように、大手計測器メーカのキーワードに「高速デジタル」は頻繁に使われる用語である。 高速デジタル信号とは具体的な数値で、何bpsの信号速度を指すのか、は説明が難しい(時代とともに、現在のホットな最先端の高速デジタルの仕様が話題となる)。高周波とは何Hz以上の周波数を指すのかを示すのが困難(説明者や内容によって「高周波」と表現している周波数の値が異なる)ことと似ている。技術用語は、あるレベル以上の知識がある人たちで共有され、理解されているので、まったくの素人に説明することが難しい。

広帯域オシロスコープ(こうたいいきおしろすこーぷ)

(wideband oscilloscope/broadband oscilloscope) 2000年代に登場した周波数帯域がGHzのオシロスコープ。それ以前にも4GHzのモデルはテクトロニクスやhp(現キーサイト・テクノロジー)も発売していたが、高速シリアル通信などの評価をするアナライザとして2000年代中頃から登場したキーサイト・テクノロジーの54855AやテクトロニクスのTDS7000シリーズ以降の6GHz以上の帯域の機種群が代表的なモデルである。 広義には1GHz以上の帯域のモデルを指しているとする文献もあるが、各オシロスコープメーカのシリーズを見ると、2GHzあたりを境にしているので、筆者は2GHz以上が広帯域オシロスコープ(通称:高速オシロスコープ)と考えている(以下の参考記事「オシロスコープの動向と、最新1GHz帯域モデルの各社比較」に主要メーカのモデルを分類)。広帯域オシロスコープは単に周波数帯域が高いだけでなく、半導体デバイスなどに採用される、各種の通信規格の評価ができることが特長(たとえばDDRや、高速なシリアル通信のバス解析など)。そのため解析ソフトウェアや大きなメモリをオプションで用意している(以下の参考記事「計測器の形名・・・第3回 オシロスコープPart2 ~ DSO、DPO、DSA、MSO」が詳しい)。 また、広帯域オシロスコープが登場する以前は、高い周波数はサンプリングオシロスコープで測定を行ったが、広帯域オシロスコープが普及するとサンプリングオシロスコープの主要な目的の1つであるアイパターン測定は、広帯域オシロスコープのマスクパターン(オプション)などで行われるようになっている。 2010年代初頭にはオシロ3大メーカのテクトロ、キーサイト、レクロイ(現テレダイン・レクロイ)が周波数帯域30GHzのモデルを発売して、最高機種を競っている。2018年にはキーサイト・テクノロジーが110GHzモデルを発表している(以下の参考記事「キーサイト・ワールド2018」で世界初公開を取材)。同じく2010年代に、分解能(ADコンバータのビット数)を向上させる方向に各社が製品開発を進め、高分解能オシロスコープが発表されている。2023年には多チャンネルオシロスコープを売りにしてきた横河計測も12ビットモデルを発売し、内外の主要なメーカ(テクトロニクス、キーサイト・テクノロジー、テレダイン・レクロイ、ローデ・シュワルツ、岩崎通信機 、横河計測)がラインアップした。中華系オシロスコープも続々と追従している(リゴルやSiglent Technologiesなど)。 広帯域オシロスコープは薄型TVやデジタルカメラ、携帯端末、などの情報家電機器に高速な通信インタフェース規格が搭載されるに従い、それを実現する半導体デバイスメーカや家電メーカの旺盛な需要によって2000年代以降に普及した。同時にWi-FiやMIMOなどの高周波の無線通信の評価にも不可欠となった。400Gbpsなどの高速な光コヒーレント通信の開発にも使われる。 上記のアプリケーションはすべて通信である。つまり広帯域オシロスコープは、電気技術者が1台/1人で使う(普段使いの)基本測定器ではなく、通信の専用器(アナライザ)である。

高電圧差動プローブ(こうでんあつさどうぷろーぶ)

(high voltage differential probe) 高い電圧を測定する時に使用する差動入力型の電圧プローブ。オシロスコープのモデルによっては別途、プローブ用の電源が必要となる。 オシロスコープのNo.1メーカであるテクトロニクスはP5202A、P5205A、P5210A、THDP0200、TDP1000などラインアップが多い。キーサイト・テクノロジー、テレダイン・レクロイ、横河計測など、オシロスコープの大手主要メーカは必ずつくっている。岩崎通信機は400MHz広帯域のモデル、BumbleBee(PMK社製)を取り扱っている。日置電機はレコーダのアクセサリとして高電圧に対応した「差動プローブP9000」がある。

高電圧プローブ(こうでんあつぷろーぶ)

高い電圧を測定する時に使用する電圧プローブ。

高分解能オシロスコープ(こうぶんかいのうおしろすこーぷ)

(high resolution oscilloscope) オシロスコープ(オシロ)の歴史は周波数帯域を高くすることだった(2018年には110GHzの広帯域オシロスコープが発売されている。参考記事のキーサイト・ワールドを参照)。オシロは横軸(時間)の精度が良い波形観測器(スコープ)であり、電圧測定器ではない。1980年代にデジタルオシロスコープが登場して以降、ADコンバータは(数万円のローエンドから1億円のハイエンドまですべて)8ビットだった。8ビットだと、256分割でサンプリングしてアナログ信号をデジタル化する。1/256=0.4%のため、電圧の有効桁数は2桁までで、3桁めはほとんど信頼できない数値となる。表示桁数の少ない 可搬型(ハンドヘルド)のデジタルマルチメータ(DMM)の分解能に比べても明らかに精度が悪い。 デジタルオシロの歴史の中で、ADコンバータは8ビットであることは変わらない常識だった。ところが自動車などのパワーエレクトロニクス分野では、時間波形だけでなく電圧も精度良く測定するという需要に対応した、10ビットの高分解能モデルをレクロイ(現テレダイン・レクロイ)が2012年に発売した。2018年以降はテクトロニクスやキーサイト・テクノロジーという大手オシロメーカも高分解能モデルを発売したことで、高分解能対応はミドルクラス(1GHz帯域のモデル)の主要な仕様になりつつある。 アナログオシロスコープで国内No.1だった岩崎通信機は、2020年に高分解能でかつ多チャンネル(8ch)に対応したDS-8000シリーズを発売した(参考記事:多チャンネルのオシロスコープ特集)。周波数帯域350MHz~1GHzで、分解能は12ビットである。2023年現在、1GHzモデルが一番売れているらしい。つまり、当初はパワエレ向けで登場した高分解能モデルも、現在ではGHz帯域の信号の測定に使われるようになったといえる。テクトロニクスは1GHz帯域の高性能モデル(4シリーズMSO、5シリーズMSO、200MHz~2GHzをカバー)と、広帯域モデルの5シリーズMSO(高速デジタル回路の評価用、1GHz~10GHzをカバー)は標準で分解能が12ビットである(※)。つまり、同社は4シリーズMSOや5シリーズMSOというボリュームゾーン(売れ筋)モデルは高分解能オシロなのである(同社は品名にあえて「高分解能」とは付けていない)。ミドルクラスの高級器から、10GHzまでの広帯域オシロスコープ(高速デジタル回路の評価用途)は高分解能オシロスコープが主流になった、という説明もできる。 テクトロニクスとキーサイト・テクノロジーのモデルは、品名には「高分解能」の記載がないので、仕様を確認しないと該当機種はわからない。 2023年1月に当サイトが実施したアンケート調査で、「オシロで使っている他の計測器の機能は?」という質問に、マルチメータという回答が28%あった。つまり高分解能オシロの使用率は約30%といえる。約3人に1人はオシロで、DMMのように電圧値を見ていることになる。高分解能モデルの利用率を伺わせる結果となった。 みんなの投票 第2弾 オシロスコープの使用状況&主要メーカ比較記事[投票結果] (Question 7 で「オシロ以外の機能」を質問) 横河計測は分解能が12~16ビットのスコープコーダ(DL950などのレコーダオシロ)があるので、ここで解説している高分解能オシロスコープに該当するモデルはラインアップになかった(スコープコーダは日置電機のメモリハイコーダなどと競合するメモリレコーダと解釈される)。ただし2023年5月に初めての8ビット以上のモデルDL5000HD(12ビット分解能)を発売した。8chモデルの5代目モデルとして2020年5月に発売したDL5000の高分解能改良版(エンハンスド・モデル)である。 2010年にミドルクラスのモデルでオシロ市場に参入し、いまやハンドヘルド から広帯域モデルまでラインアップしたローデ・シュワルツは、2023年11月に多チャンネルオシロスコープMXO5を発売した。周波数帯域は100MHz~2GHzで、4chと8chモデルがあるが、ADCは標準で12ビット、高分解能モードで18ビット、と高分解能オシロである。前述の岩通のDS-8000のラインアップをカバーし、かつ上位の仕様になっている。同社は以前からオシロにスペアナ機能を付けているので、当然MXO5のRF測定機能も進化している。テクトロニクスやキーサイト・テクノロジーに続く、最新の高分解能モデルが発売されたといえる(2023年12月現在)。 (※)オシロを用途別に分類し、一般的な回路基板評価用途(~2GHzまで)を1G帯域のモデル、広帯域モデルの中で1GHz~10GHzに対応したモデルを高速デジタル回路の評価用と称している。参考記事の「オシロスコープの動向と、最新1GHz帯域モデルの各社比較」の表1が詳しい。

コンプライアンステスト(こんぷらいあんすてすと)

(compliance test) 規格に適合しているかチェックするための認証試験のこと。規格の要件に適合しているか確認するための試験なので、規格認証試験や規格適合試験、認証試験、規格試験などの呼称があるが、コンプライアンステストという表現が良く使われる。近年、デジタル通信は伝送速度の高速化、信号の低電圧化(省エネ)が進み、日々、多くの規格が誕生している。高速な電気信号は品質が悪いと誤動作の原因となるため、規格で定められた複数の試験項目により、適合性を判断する必要がある。各規格によって規格作成機関があるように、規格の認証試験をする機関がある。 たとえばアリオン株式会社はコンプライアンステストの会社として有名。30年以上の歴史があり(日本法人は2002年設立)、電子機器の包括的なテスト、設計品質の検証、技術コンサルティングなどを行っている(同社ブランドの計測器もあり、以下の計測器情報を参照)。 PCI Express(PCIe)やHDMI、100BASE-T1など、高速デジタルに注力している計測器メーカがコンプライアンステストの評価機材(具体的な計測器)を提案している。キーサイト・テクノロジーやテクトロニクスが毎年開催する自社イベント(Keysight Worldやテクトロニクス・イノベーション・フォーラム)には、これらメーカの機材を使い事業をするコンプライアンステストの会社としてアリオンも出展していることが多い。アンリツも2023年のテクトロニクスのイベントには機材提供と説明員派遣をしている。 コンプライアンスは法令順守など、企業の倫理規定、行動規範として使用される用語だが、complianceを翻訳すると、「追従」、「応諾」である。「認証」の英語はcertification(サーティフィケーション)なので、コンプライアンステストは単に認証だけではない範疇の用語といえる。「コンプライアンス・テスト」という表記もある。

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