Geavanceerde Golfvormanalyse met Winscope: Van Tijd‑ naar Frequentiedomein

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• IBM‑compatibele personal computer met een geluidskaart, Windows 3.1 of later.
• Winscope – een gratis, downloadbare oscilloscoop‑stijl applicatie.
• Elektronisch muzikaal toetsenbord.
• Mono (einkanaals) koptelefoonjack voor het toetsenbord.
• Mono jack voor de microfooningang van de computer, met bedrading voor spanningbronnen.
• 10 kΩ potentiometer.

Alle componenten zijn identiek aan die gebruikt in het "PC oscilloscoop" experiment.

NASLAGWERKEN Lessons In Electric Circuits, Volume 2, hoofdstuk 7: "Mixed‑Frequency AC Signals".

LEERDOELEN

• Onderscheiden tussen tijd‑domein en frequentie‑domein weergaven.
• Een intuitief begrip van Fourier‑analyse opbouwen.

SCHEMA

ILLUSTRATIE

INSTRUCTIES

Winscope biedt meer dan de klassieke "tijd‑domein" weergave. Door op het regenboog‑icoon te klikken, schakelt u over naar een frequentie‑domein weergave die amplitude versus frequentie plot. Terwijl een tijd‑domein oscilloscoop toont hoe een golfvorm evolueert over de tijd, onthult de frequentie‑domein weergave de harmonische samenstelling van een signaal, wat het onmisbaar maakt voor spectrale analyse.

Om dit in actie te zien, genereer een sinusgolf met het toetsenbord's panfluit of fluit stem en observeer een enkele piek in de frequentieplot. Het zweven van de cursor over de piek toont de exacte frequentie aan de onderkant van het scherm.

Het spelen van twee noten simultaan produceert twee duidelijke pieken, elk corresponderend met één van de noten. Basisakkoorden (drie noten) leveren drie pieken op, enzovoort. Schakel terug naar de tijd‑domein weergave met het regenboog‑icoon om de complexe golfvorm met zijn schone spectraal tegenhanger te vergelijken.

Een akkoord dat in het tijdsdomein verward oogt, vereenvoudigt dramatisch wanneer geplott in het frequentiedomein. Experimenteer met verschillende toetsenbordstemmen, let op hoe symmetrische golfvormen alleen oneven harmonischen genereren, terwijl asymmetrische vormen oneven harmonischen introduceren. Gebruik de cursor om piekfrequenties te lokaliseren en een rekenmachine om te verifiëren of elke harmonische oneven of even is.

GERELATEERDE WERKBLADEN

• Signaalmodulatie Werkblad
• AC Golfvormen Werkblad
• Mixed‑Frequency Signals Werkblad