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全相位水平相位作为判定一个频率成分和信噪比的准则

已有 651 次阅读2009-4-25 16:22 |个人分类:apfft|

apfft的水平相位特性可用以判定是否是一个频率信号的准则.

apfft的一个振幅峰对应为一水平相位线, 这一峰值是一个频率成分,若不是水平线,就不只有一个频率信号.

如一个频率成分的信号 s=exp(j*(w*t*20.3/N+pi/4))

一个频率成分的信号的fft和apfft相位谱如图1a所示,fft和apfft对数振幅谱谱如图1b所示,双峰顶一平顶,一个频率成分,可校正.

图1 一个频率成分信号的fft/apfft谱分析

如二个频率成分的信号 s=exp(j*(w*t*20.3/N+pi/4))+1*exp(j*(w*t*20.73/N+pi/2))

二个频率成分信号的兰色fft和红色apfft相位谱如图2a所示,fft和apfft对数振幅谱谱如图2b所示,双峰顶一斜顶(斜的红色apfft相位谱),不是一个频率成分,不能用简单方法校正.

图2 二个频率成分信号的fft/apfft谱分析

Apfft相位谱这一的性能一目了然,实用. 上二图是理想信号,判定清楚, 许多实测信号的fft/apfft谱也可清楚判定,可参看日志中的几个实例,可校正的apfft都有一个平顶,不可校正的apfft相位谱是斜线.

apfft/apfft法有一个用途,判定其某峰值是否为单一频率成份

若峰值对应的apfft1相位谱和apfft2相位谱有一个频率间隔呈水平特性,该峰值为一个频率成份

用单个apfft相位谱在一个频率间隔上呈水平特性不可靠,用apfft/apfft二个相位谱在一个频率间隔上呈水平特性可靠,它表明不同起始点的任何数组的相位谱都其有这一性质

用峰值对应的相位谱的水平特性判断是否一个频率成份十分有用, 在噪声下呈保有这个性质,分析工程信号相位谱屡试成功,许多人一看工程信号相位谱杂乱无章,以为无规律可找, 你仔细放大看振幅峰对应的相位谱,一般均有一个频率间隔的水平间隔,若是斜线,该峰值不是一个频率成份

1 峰值对应的相位谱

2 峰值对应的相位谱至少有一个频率间隔呈水平特性

3 该峰的apfft/apfft校正法的二个相位谱都是水平特位

4. 若严格水平线.是单一成分.若略有倾斜,一个频率成份占主

5.相位谱判定信噪比

awgn: <0db 峰值对应的相位谱没有水平特性

6db-20db 峰值对应的相位谱至少有一个频率间隔呈水平特性

25db-40db 峰值对应的相位谱至少有二个频率间隔呈水平特性

例网上

100.0.txt (89.9 KB) 2008-5-23 13:14,采样频率约为64710的7999点100Hz正弦波数

200.0.txt (89.85 KB) 2008-5-23 13:14, 采样频率约为64710的7999点200Hz正弦波数

500.0.txt (89.82 KB) 2008-5-23 13:14, 采样频率约为64710的7999点500Hz正弦波数据

相位谱至少有4个频率间隔呈水平特性,这些正弦波数据信噪比>30db

一个工程信号实例,风电电压波动数据文本VA1.txt

图一是其apfft/apfft(N=10239,fs-10240)的二个相位谱, 红色apfft1相位谱, 兰色apfft2相位谱, 工程信号复杂，在相位谱上的分布很乱

图二是用放大观看10Hz-120Hz的二个apfft相位谱, 在50Hz-52Hz处有一个2Hz宽水平台阶(见图二左箭头所指), 它是严格的水平线(见再放大图三), 表明这个峰值只有一个频率成份
仔细观察下图二右箭头所指101Hz-102Hz处, 有一个1Hz宽水平台阶，它是二条水平线(见再放大图四),, 它表明这个峰值只有一个频率成份(或主要是一个成份)

用不同起点的任何一组数据处理后相位谱在50Hz-52Hz处都有有一个2Hz宽水平台阶, 101Hz-102Hz处都有1H宽一个水平台阶

图一工程信号VA1.txt的apfft/apfft(N=10239,fs-10240)相位谱),