频谱、功率谱与时域信号的关系

sunnyzwt · 发表于 2013-5-28 16:09

hcharlie 发表于 2013-3-31 16:00

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你是研究振动信号处理的，这个问题对你很重要。
功率谱密度是为解决随机振动问题而建立的方法，在分析随 ...

我想问一下,随机信号做FFT,接着取模,除以N,乘以2,取绝对值,然后平方,最后除以频率分辨率,这些做完后,得到的是不是各频率点对应的功率谱密度?
假设我想知道这个随机信号的主频率,是不是只要比较得出功率谱密度的最大值,然后它所对应的就是此信号的主频率,对吗????

hcharlie · 发表于 2013-5-28 16:57

sunnyzwt 发表于 2013-5-28 16:09

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我想问一下,随机信号做FFT,接着取模,除以N,乘以2,取绝对值,然后平方,最后除以频率分辨率,这些做完后,得到 ...

1）先取绝对值平方再除以N/2，而不是先除N/2再平方。
2）随机信号的主频率这个提法不准确，随机信号一般是指没有什么主频率的宽带随机，有主频率的是所谓窄带随机。有主频的随机不宜用PSD法，直接用频谱图的峰值频率即可。意思是说频谱图最大值和振幅有关联，而PSD峰值的物理意义不确定，与你分析时用的频率分辨率有关系。

sunnyzwt · 发表于 2013-5-28 17:49

本帖最后由 sunnyzwt 于 2013-5-28 18:28 编辑

hcharlie 发表于 2013-5-28 16:57

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1）先取绝对值平方再除以N/2，而不是先除N/2再平方。
2）随机信号的主频率这个提法不准确，随机信号一般 ...

好像矛盾了,在前几楼你说的是:Matlab做FFT以后求频谱以后除以N，得到是正负频率的数学谱，乘2得到只有正频率的物理频谱。
数学频谱绝对值平方除以DF得数学功率谱密度，物理频谱绝对值平方除以2DF得物理功率谱密度PSD，因为是对随机信号才有求PSD，所以还要经过大量的平均，才有足够的统计精度。DF为FFT的频率分辨率Hz。
我总结了下过程: FFt->取模(相当于求幅值)-->除以N-->乘上2(得到只有正频率的物理频谱)-->
-->接着取绝对值的平方-->除以FFT的频率分辨率-->得出结果PSD.
对吗?

我做的笔式测振器,在测振台上做测试,完全正常,和时代公司的笔式测振器比较,差不多一模一样.
加速度,速度,位移都几乎没差别.

但是拿去实际测试中,测其他物体的振动,如电机等,加速度可以对上,速度和位移却对不上.这是怎么回事
我怀疑可能是因为频率算的不对.但为什么在测振台上却完全对得上呢?

我采用的是AD采样-->FFT-->得出频率,然后代入求速度和位移公式中计算的.
我看了很多资料,觉得是否是因为测振台的信号是周期性的,而其他物体的信号可能是随机性的,所以就不准确,所以就想FFT后做功率谱,比较功率谱中的最大值得出频率,希望这样能够得出准确的频率.但是似乎不行....求指导

hcharlie · 发表于 2013-5-28 20:43

物理频谱绝对值平方除以2DF得物理功率谱密度PSD
这是对的。

sunnyzwt · 发表于 2013-5-29 18:15

hcharlie 发表于 2013-5-28 16:57

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1）先取绝对值平方再除以N/2，而不是先除N/2再平方。
2）随机信号的主频率这个提法不准确，随机信号一般 ...

请问如果用来测频率在10HZ~1kHZ范围内的振动信号.可以用PSD法吗?
振动信号有周期信号和非周期信号,我主要是想测非周期信号

hcharlie · 发表于 2013-5-29 19:48

sunnyzwt 发表于 2013-5-29 18:15

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请问如果用来测频率在10HZ~1kHZ范围内的振动信号.可以用PSD法吗?
振动信号有周期信号和非周期信号,我主 ...

要清楚，PSD是定义在稳态（宽带）随机信号里的。

21004044 · 发表于 2013-5-30 09:16

发现这么基础的问题，我也不会啊。受教啦。

sunnyzwt · 发表于 2013-5-30 16:56

hcharlie 发表于 2013-5-29 19:48

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要清楚，PSD是定义在稳态（宽带）随机信号里的。

振动信号频率成分丰富,我做FFT后可以提取信号最大的频率再代入公式计算求速度和位移,在振动台上可以测试通过,但是在实际测试中速度和位移却不准确,请问我该怎样改进?

wxfx1988 · 发表于 2013-9-6 21:09

hcharlie 发表于 2013-3-31 16:00

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你是研究振动信号处理的，这个问题对你很重要。
功率谱密度是为解决随机振动问题而建立的方法，在分析随 ...

主任，您好，我做的频谱图和功率谱图在幅值上差了好几个数量级，很疑惑，想麻烦您帮我解答一下，谢谢。这是链接http://home.chinavib.com/forum.p ... d=128419&extra=

雕金牡丹 · 发表于 2013-9-6 21:18

不错，确实很通俗易懂

qrvs · 发表于 2013-9-9 18:40

各种学习

roronoazh · 发表于 2014-6-15 17:32

hcharlie 发表于 2013-3-14 09:43
Matlab做FFT以后求频谱以后除以N，得到是正负频率的数学谱，乘2得到只有正频率的物理频谱。
数学频谱绝 ...

谢谢~最近siglab导出来的时域曲线，自己fft变换怎么试都跟它自己的psd不一致，刚好可以试试。

zhang_zxk · 发表于 2014-6-26 14:04

hcharlie 发表于 2013-1-16 11:11
首先明确一下概念，频谱，功率谱，功率谱密度。
频谱概念清楚；功率谱密度概念也清楚；
说功率谱有点模 ...

分析的好透彻啊！！！

蕃蕃 · 发表于 2014-7-17 22:41

hcharlie 发表于 2013-3-31 16:00
你是研究振动信号处理的，这个问题对你很重要。
功率谱密度是为解决随机振动问题而建立的方法，在分析随 ...

主任，请教下：
1. 你这最后说的精度，是相对什么的精度，或者说理想的工程PSD应是什么样的，存不存在理论的精确的工程上的PSD；
2. 这里提到的平均是线性平均么；
3. 若有多种PSD，我现在想综合起来，也是通过看各自所占比例进行线性平均么，比如路面PSD，按不同路面所占比例不同，将各种路面PSD进行线性平均。
谢谢！

hcharlie · 发表于 2014-7-18 09:29

蕃蕃发表于 2014-7-17 22:41
主任，请教下：
1. 你这最后说的精度，是相对什么的精度，或者说理想的工程PSD应是什么样的，存不存在理 ...

1）存在有理论的精确的PSD，是在无限域的，工程上都是有限域，都是有误差的。所以你问“理论的精确的工程上的PSD”，没有这种概念。
２）是线性平均。
３）平均应该在同一路面情况进行，不同路面情况不能平均，就像大象不能和蚂蚁平均一样。

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[FFT] 频谱、功率谱与时域信号的关系

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