采用STFT进行时频分析
更新时间:2023-11-06 03:48:01 阅读量: 教育文库 文档下载
《小波分析及其应用》
题目:产生一组扫频信号,采用STFT进行时频分析,识别结果的不同信号成分,讨论分析选用参数对分析结果的影响。
1 产生一组扫频信号
使用chirp命令,chirp(t,0,1,200)产生一组扫频信号,设置该信号0时刻的瞬时频率为0,在t=1时刻的瞬时频率为200。
该信号如下:
10.80.60.40.2x(t)0-0.2-0.4-0.6-0.8-100.20.40.60.81time1.21.41.61.82
2 采用STFT进行时频分析
用spectrogram进行短时傅里叶变换时频分析 S = spectrogram(x,window,noverlap,nfft,fs) Window---窗函数,如果window为一个整数,x将被分成window段,每段使用Hamming窗函数加窗。如果window是一个向量,x将被分成length(window)段,每一段使用window向量指定的 窗函数加窗。所以如果想获取specgram函数的功能,只需指定一个256长度的Hann窗。
Noverlap---各段之间重叠的采样点数。它必须为一个小于window或length(window)的整数。 其意思为两个相邻窗不是尾接着头的,而是两个窗有交集,有重叠的部分。
Nfft---计算离散傅里叶变换的点数。它需要为标量。 Fs---采样频率Hz,如果指定为[],默认为1Hz。
2.1 分析Noverlap(各段之间重叠的采样点数)对分析结果的影响
设置窗函数长度为256,离散傅里叶变换的点数为256,采样频率为1Hz,各段之间重叠的采样点数分别设置为250,200,150,100,50.
Frequency (Hz)50000.20.40.60.81Time (s)1.21.41.61.8Frequency (Hz)50000.20.40.60.81Time (s)1.21.41.61.8Frequency (Hz)5000
0.20.40.60.81Time (s)1.21.41.61.8Frequency (Hz)50000.20.40.60.81Time (s)1.21.41.61.8Frequency (Hz)50000.20.40.60.81Time (s)1.21.41.6结论:重叠的采样数必须为一个小于window或length(window)的整数,画出的图形重叠性,连续性才越好。
2.2 分析Nfft(计算离散傅里叶变换的点数)对分析结果的影响
设置窗函数长度为256,采样频率为1Hz,各段之间重叠的采样点数分别设置为250,离散傅里叶变换的点数为256,128,64,32,16。
Frequency (Hz)50000.20.40.60.81Time (s)1.21.41.61.8Frequency (Hz)50000.20.40.60.81Time (s)1.21.41.61.8Frequency (Hz)5000
0.20.40.60.81Time (s)1.21.41.61.8Frequency (Hz)50000.20.40.60.81Time (s)1.21.41.61.8Frequency (Hz)50000.20.40.60.81Time (s)1.21.41.61.8结论:计算离散傅里叶变换的点数越大,图形分辨率越好。
2.3 分析Fs(采样频率Hz)对分析结果的影响
设置窗函数长度为256,离散傅里叶变换的点数为256,各段之间重叠的采样点数分别设置为250,采样频率为1Hz,32Hz,64Hz,128Hz,256Hz.
Frequency (Hz)50000.20.40.60.81Time (s)1.21.41.61.8Frequency (Hz)1000000.0050.010.0150.020.0250.030.035Time (s)0.040.0450.050.055Frequency (Hz)x 10204
0.005x 1040.010.015Time (s)0.020.025Frequency (Hz)502x 104468Time (s)101214x 10-3Frequency (Hz)10501234Time (s)567x 10-3结论:采样频率越小,图形分辨率越好,一般为1Hz。
2.4 分析Window(窗函数)对分析结果的影响
离散傅里叶变换的点数为256,采样频率为1Hz,各段之间重叠的采样点数分别设置为250,设置窗函数长度为512, 256,128 .
Frequency (Hz)50000.40.60.81Time (s)1.21.41.6Frequency (Hz)500
00.20.40.60.81Time (s)1.21.41.61.8Frequency (Hz)50000.20.40.60.81Time (s)1.21.41.61.8结论:加256长度的Hann窗效果最好。
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