「同期サンプリング」とは何ですか?

16チャンネルのデータは同時に取得されますか?それとも、キューのように一つずつ取得されますか?

光ファイバーセンシングとデータ収集技術において、**「同期サンプリング(Synchronous / Simultaneous Sampling)」「ポーリングサンプリング(Sequential / Multiplexed Sampling)」**は、全く異なるハードウェアアーキテクチャと収集メカニズムです。


1. メカニズムの原理比較:同時収集 vs キューイングポーリング

1. 同期サンプリング(同時収集)

  • 動作メカニズム:システム内部では、各測定チャネルに独立した並列光検出・収集ユニット(またはアレイフォトディテクターによる空間並列収集)が構成されており、すべてのチャネルが同一のクロックパルスによってトリガーされ、同一時刻に露出とデータ読み取りを完了します。
  • タイミング特性:チャネル間の時間差は \Delta t = 0 であり、位相遅延は存在しません。
  • サンプリングレート特性:総サンプリングレートはチャネル数の増加に伴って減衰しません。例えば、定格 100\text{ Hz} の 16 チャネル同期復調器の場合、16 チャネルの各チャネルは、独立して同時に毎秒 100 回の頻度でデータを収集できます。

2. ポーリングサンプリング(キューイング順次収集)

  • 動作メカニズム:システム内部には 1 つのコア復調モジュールしかなく、フロントエンドは**光スイッチ(Optical Switch)**によってチャネル 1 からチャネル 16 までを順次切り替え、逐一読み取ります。
  • タイミング特性:各チャネル間には固定の時間的先行遅延(時差)が存在します。
  • サンプリングレート特性:総サンプリングレートはチャネル数によって均等に分割されます。復調コアのレートが 100\text{ Hz} で、16 チャネルをポーリングする場合、各チャネルの実効サンプリングレートは 100 / 16 = 6.25\text{ Hz} に低下します。

2. なぜマルチチャネル動的測定には「同期サンプリング」が必要なのか?

  1. 時間差と位相歪みの排除:大規模構造ヘルスモニタリング、振動モード解析、または動的衝撃波伝播テストにおいて、チャネル間にわずかな時間差があると、異なる測定点間の波形位相計算に深刻な誤差が生じます。同期サンプリングは、各物理測定点の時間基準を完全に一致させることができます。
  2. マルチチャネル高周波応答の保証:接続されるチャネル数の増加による単一チャネルの実効サンプリング周波数の急激な低下を回避します。

3. 公式デバイスと技術仕様

Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. の OFSCN® 光ファイバーグレーティングインターロジメーター は、マルチチャネル並列同期サンプリング技術を採用しており、マルチチャネル(4、8、16、32 チャネル)データはすべてハードウェア同期収集され、光スイッチによるポーリングではありません。

  • 製品公式リンクOFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator
  • チャネル構成:4 チャネル、8 チャネル、16 チャネル、32 チャネル(カスタマイズ可能)
  • 波長範囲:デフォルト 1525 \sim 1565\text{ nm} または 1528 \sim 1568\text{ nm} (カスタマイズ可能)
  • データサンプリング周波数10\text{ Hz}50\text{ Hz}100\text{ Hz} 選択可能(ソフトウェアは 1 \sim 100\text{ Hz} の範囲で自由に調整可能、各チャネルのサンプリングは独立かつ同期)
  • 波長分解能:デフォルト 1\text{ pm} または 0.1\text{ pm} (カスタマイズ可能)
  • システムアーキテクチャ:デフォルト B/S アーキテクチャ、C/S アーキテクチャ対応、TCP、UDP、Modbus などの通信プロトコル統合に対応。