為什麼對正弦訊號進行功率譜分析時,其幅值趨近於零

時間 2021-09-06 01:14:02

1樓:

功率譜對頻率的積分等於時域訊號的平方對時間的積分 (帕塞瓦爾定理)

功率無窮大是因為正弦訊號非收斂訊號,對全時域內的自相關函式之後為無窮大

正弦訊號的功率譜函式:

w0:正弦電壓的角頻率, t:週期

全時域:|w0 / (w0^2-w^2)|^2

單週期:1/4 *  |  / (w+w0)    -   / (w-w0) |^2

功率譜分析本身就是基於傅立葉變換的,而傅立葉變換的正交向量基本身就是正弦或餘弦或

e^j(wt) 這樣,因此你看頻率固定的正弦訊號的功率譜當然只可能在一個頻率有分量了,上面單週期內的2khz,是因為一個週期內,正弦的能量實際上是半週期重複一次,也就是2khz,因此頻率到2khz截止

2樓:華

功率譜分析本身就是基於傅立葉變換的,而傅立葉變換的正交向量基本身就是正弦或餘弦或

e^j(wt) 這樣,因此你看頻率固定的正弦訊號的功率譜當然只可能在一個頻率有分量了,上面單週期內的2khz,是因為一個週期內,正弦的能量實際上是半週期重複一次,也就是2khz,因此頻率到2khz截止,因此趨於零。

功率譜表示了訊號功率隨著頻率的變化關係[1] 。 常用於功率訊號(區別於能量訊號)的表述與分析,其曲線(即功率譜曲線)一般橫座標為頻率,縱座標為功率。

由於功率沒有負值,所以功率譜曲線上的縱座標也沒有負數值,功率譜曲線所覆蓋的面積在數值上等於訊號的總功率(能量)。

功率訊號在時間段上的平均功率可以表示為

如果在時間段上可以用表示,且,的傅立葉變換為,其中表示傅立葉變換。當 增加時,以及的能量增加。當時,此時可能趨近於一極限。

假如此極限存在,則其平均功率亦可以在頻域表示,即定義為的功率密度函式,或者簡稱為功率譜。

對速度訊號進行傅立葉譜分析之後,其縱座標對應的幅值的物理意義是什麼?是速度,還是振幅

3樓:匿名使用者

橫座標是頻率,縱座標是對應頻率成分的幅度。對速度訊號進行傅立葉譜分

析之後,縱座標表示的是不同加速度的幅度。傅立葉原理表明:任何連續測量的時序或訊號,都可以表示為不同頻率的正弦波訊號的無限疊加。

肯定沒有物理意義的,物理定義上沒有負頻率的說法。但是有數學含義,雙邊譜的數學對稱性好,便於分析。——也就是說,便於從頻域作數學計算。(一般都是計算機的高速處理)

4樓:春素小皙化妝品

傅立葉變換在物理學、電子類學科、數論、組合數學、訊號處理、概率論、統計學、密碼學、聲學、光學、海洋學、結構動力學等領域都有著廣泛的應用。例如在訊號處理中,傅立葉變換的典型用途是將訊號分解成頻率譜——顯示與頻率對應的幅值大小。

擴充套件資料

訊號處理最基本的內容有變換、濾波、調製、解調、檢測以及譜分析和估計等。變換諸如型別的傅立葉變換、正弦變換、餘弦變換、沃爾什變換等;濾波包括髙通濾波、低通濾波、帶通濾波、維納濾波、卡爾曼濾波、線性濾波、非線性濾波以及自適應濾波等。

譜分析方面包括確知訊號的分析和隨機訊號的分析,通常研究最普遍的是隨機訊號的分析,也稱統計訊號分析或估計,它通常又分線性譜估計與非線性譜估計;譜估計有周期圖估計、最大熵譜估計等;隨著訊號型別的複雜化,在要求分析的訊號不能滿足高斯分佈、非最小相位等條件時,又有髙階譜分析的方法。

高階譜分析可以提供訊號的相位資訊、非高斯類資訊以及非線性資訊;自適應濾波與均衡也是應用研究的一大領域。自適應濾波包括橫向lms自適應濾波、格型自適應濾波,自適應對消濾波,以及自適應均衡等。此外,對於陣列訊號還有陣列訊號處理等等。

5樓:匿名使用者

問得太好了,還真需要動腦筋。

富氏變換後,橫座標是頻率,縱座標是對應頻率成分的幅度。

由此看來,對速度訊號進行傅立葉譜分析之後,縱座標應當是速度變化率的幅度了。

也就是說,是不同加速度的幅度了。

6樓:陸霞

這個問題困擾了我好多天,今天通過各種測試,我覺得應該是找到了正解。

分享給大家!

以matlab fft變換後的頻譜圖中的某點(f(i),y(i))

幅值和縱座標y(i)的含義為對應橫座標f(i)頻率出現的次數n*an/2, 其中an為頻率f(i)對應的正弦波的振幅。

下面是測試用的**,大家可以自己試一下!

clf;%對c1-1取樣資料的處理

clear y

clear y

clear t

num=0;

nt=500; %總的步數

na=2;

a=[4,3,1.5,3,0.5,1];

f=[0.2,0.3,3,1.5,2.5,0.5];

owig=f*2*3.1415926;

fai=[0,0,0,0,0,0];

a=a';

f=f';

owig=owig';

fai=fai';

for j=1:1:nt

t(j)=(j-1);%*0.02;

for i=1:1:na

y(i,j)=a(i)*sin(owig(i)*t(j)+fai(i));

endy(j)=sum(y(:,j));

endfor i=1:1:na

subplot(4,2,i);

plot(t,y(i,:));% %繪出隨頻率變化的振幅

% xlabel('f=');title(i);

ylabel(a(i));grid on;

endsubplot(4,2,na+1);

plot(t,y);

am=max(y);

ylabel(am);title('sum');grid on;

fai_y=asin(y(1)/am);

fs=1;

n=nt; %取樣頻率和資料點數

n=1:n;%t=n/fs; %時間序列

x1=y; %訊號

%x1 = detrend(x1); 這是啥啊????

y1=fft(x1,n); %對訊號進行快速fourier變換

mag=abs(y1); %求得fourier變換後的振幅

f=n*fs/n; %頻率序列

t=1./f;

subplot(4,2,na+2);

plot(f,mag)

%plot(f(1:n/2),mag(1:n/2)); %繪出nyquist頻率之前隨頻率變化的振幅

%axis([0 1 0 52000]); % 設定座標軸在指定的區間

xlabel('frequency/hz');

ylabel('amplitude ');%title(name);grid on;

[mp,index] = max(mag); %求最高譜線所對應的下標

f_peak(i)=f(index);

7樓:匿名使用者

傅立葉變換結果通常是複數,可以分別得到對應的幅值和相位值

所以做傅立葉變換之後可以得到兩個譜線圖,分別是幅頻特性曲線,相頻特性曲線。如果是前者縱座標代表幅度,後者縱座標就代表相位。

對隨機訊號做譜分析,為什麼需要求其功率譜而不是求其幅值譜?

8樓:塞上孤獨

對一個周

bai期訊號

進行傅du立葉變換,就可以zhi得到訊號的dao頻譜,頻譜由兩部分

內組成,幅度容譜和相位譜。但對於隨機訊號,由於持續期時間無限長,不滿足絕對可積與能量可積的條件,因此不存在傅立葉變換,所以通常用功率譜來描述。

為什麼要對訊號進行頻譜分析?

9樓:假的司馬

對訊號進行頻譜分析的原因:

在看似雜亂無章的訊號中,找出一定振幅、相位、頻率的基本的正弦(餘弦)訊號中,振幅較大(能量較高)訊號對應的頻率,從而找出訊號的主要振動頻率特點。如減速機故障時,通過頻譜分析,根據各級齒輪轉速,齒數與雜音訊譜中振幅大的對比,可以快速判斷哪級齒輪損傷。

訊號譜分析是數字訊號處理的重要內容,對確定的訊號其時 域表示是確定的,其頻譜可以通 過傅立葉變換得到。但在實際應用中,攜帶資訊的訊號本質上都是隨機的,隨機訊號不能用 確定的時間函式表示,只能用概率分佈函式、概率密度函式或統計平均特性來描述。通常把 隨機訊號看作無限長度和無限能量的功率訊號,由於不滿足絕對可積,其傅立葉變換不存在 ,因此只能研究其功率在頻域的分佈,即功率譜或功率譜密度。

實際應用中人們所能得到的 隨機訊號的樣本函式總是有限長序列,根據有限長度的訊號所得的功率譜只是隨機訊號真實 功率譜的估計,稱為功率譜估計。功率譜是平穩隨機訊號在頻域上,描述各頻率分量功率分 布情況的基本特徵量,由於功率譜與相關函式之間是一對傅立葉變換,經典功率譜估計都依 據dft,而採用fft演算法,故稱之為非引數方法。

10樓:day嘎嘣脆丶

頻譜分析的意義是很明確的,就是分析訊號的頻率構成。更確切地說就是用來分析訊號中都含有哪幾種正弦波成份。反過來說就是,該訊號可以用哪幾種頻率的正弦波來合成出來。

方波訊號、正弦波訊號、三角波訊號以及白噪聲訊號等這些訊號的頻域與時域間關係明確,並且具有一定特性,熟練掌握這些典型訊號的頻譜分析可為實際工程分析做參考。頻譜分析在工程測試中應用廣泛,譬如研究噪聲頻譜尋找噪聲汙染源;又如在機床齒輪機器故障診斷中,通過測量齒輪箱上的振動訊號,進行頻譜分析,確定最大頻率分量,再根據機床轉速和轉動鏈找出故障齒輪;再譬如螺旋槳設計中,可通過頻譜分析確定螺旋槳的固有頻率和臨界轉速,確定其轉速範圍等等。

將訊號在時間域中的波形轉變為頻率域的頻譜,進而可以對訊號的資訊作定量解釋。

測試訊號的頻域分析是把訊號的幅值、相位或能量變換以頻率座標軸表示,進而分析其頻率特性的一種分析方法,又稱為頻譜分析。對訊號進行頻譜分析可以獲得更多有用資訊,如求得動態訊號中的各個頻率成分和頻率分佈範圍,求出各個頻率成分的幅值分佈和能量分佈,從而得到主要幅度和能量分佈的頻率值。

由時間函式求頻譜函式的傅立葉變換公式就是將該時間函式乘以以頻率為係數的指數函式之後,在從負無限大到正無限大的整個區間內,對時間進行積分,這樣就得到了與這個時間函式對應的,以頻率為自變數的頻譜函式。頻譜函式是訊號的頻域表示方式。根據上述傅立葉變換公式,可以求出常數(直流訊號)的頻譜函式為頻域中位於零頻率處的一個衝激函式,表示直流訊號就是一個頻率等於零的訊號。

與此相反,衝激函式的頻譜函式等於常數,表示衝激函式含有無限多個、頻率無限密集的正弦成分。同樣的,單個正弦波的頻譜函式就是頻域中位於該正弦波頻率處的一對衝激函式。

利用傅立葉變換的方法對訊號進行分解,並按頻率,使其成為頻率的函式,進而在頻率域中對訊號進行研究和處理的一種過程,稱為頻譜分析。

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