在0 Hz处产生峰值的非稳态温度数据的FFT

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Oguzhan米 2020年4月25日

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//www.tianjin-qmedu.com/matlabcentral/answers/520568-fft-of-unsteady-temperature-data-resulting-a-peak-at-0-hz

编辑: Oguzhan米2020年4月28日

答:接受丹尼尔米

S2TR3_0.mat

你好,

我有一个以50赫兹采样120秒的数据。当我应用fft时，主导频率似乎是0赫兹，我最初认为它实际上可以很好。然而，当我对从实验中获得的不同组数据应用相同的fft时，我在0 Hz处得到了相同的峰值，这似乎不正确，因为我希望它显示相对较高的频率(ies)(这是由于实验的性质，在该实验中获取的是不稳定的温度数据，而第二组数据预计显示某种形式的周期性)。

正如你可以在下面的代码中看到的，DC偏移被“趋势”删除，并应用了低通滤波器(即使在低通滤波器之前，结果也是一样的)。

请您看一下代码(数据也附在附件中)，有任何可能的更正或建议吗?如果代码一切正常，我将欣赏一些关于频率分析结果在这个特定情况下的物理意义的注释。

最好的

                         Fs = 100;采样频率
                        
                         T = 1/Fs;采样周期
                        
                         dt = 0:T:120-T;%时间矢量
                        
                         nfft =长度(S2TR3_0);FFT的长度
                        
                         ^nextpow2(nfft);
                        
                         S2TR3_0 =趋势(S2TR3_0);
                        
                         数字
                        
                         情节(S2TR3_0)
                        
                         fy = fft(S2TR3_0,nfft2);
                        
                         Fy = Fy (1:nfft2/2);
                        
                         xfft = Fs.*(0:nfft2/2-1)/nfft2;
                        
                         情节(xfft、abs(年度/ max(年度)));
                        
                         %低通滤波器
                        
                         cut_off = 2/Fs/2;
                        
                         订单= 256;
                        
                         H = fir1(order,cut_off);
                        
                         con = conv(S2TR3_0,h);
                        
                         数字
                        
                         情节(con);
                        
                         Fh = fft(h,nfft2);
                        
                         Fh = Fh (1:nfft2/2);
                        
                         Fh = Fh ';
                        
                         Mul = fh.*fy;
                        
                         数字
                        
                         情节(abs (mul));

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丹尼尔米 2020年4月25日

不，采样率和Fs是一样的。您考虑的是奈奎斯特速率，它是Fs的一半，通常用于过滤(如使用cut_off = 2 / (Fs/2))。

对于第二个评论，他说他可以在时域数据中直观地识别出一个潜在的0.1 Hz振荡。0.1 Hz表示每10秒振荡一次。

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丹尼尔米 2020年4月25日

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编辑:丹尼尔米 2020年4月25日

数据看起来没问题。你应该使用 semilogy 为了更好地可视化更高的频率。你的数据显示典型的1/f噪声模式，可见白色和粉色噪声占主导的数据。(图1)。

你也可以试着去掉1/f曲线梯度对于这些数据，这是一个粗略的方法。(图2)

比较这些 semilogy 用周期数据绘制图表，看看现在是否能发现差异。

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丹尼尔米 2020年4月25日

我给你附上了三个文件。把它们都放在你的路径上，你可以在任何地方调用它们。

使用这行代码创建图

                                  plotFFT (S2TR3_0 Fs, [] [], 0,“semilogy”1);
                                 
                                  plotFFT(梯度(S2TR3_0)、Fs、[],[],0,“阴谋”1);

我还将粘贴用于普通浏览器的plotFFT函数的内容。

                                  函数[H,F,Y] = plotFFT(x,fs,begtime,endtime,de,plotType,side,varargin)
                                 
                                  % [H,F,Y] = plotFFT(x,fs,begtime,endtime,de,plotType,side,varargin)
                                 
                                  这个函数取一个信号x和采样速率fs，和
                                 
                                  %绘制开始时间和结束时间之间的FFT(默认为
                                 
                                  %信号的开始和结束)。时间是以秒为单位的，不是
                                 
                                  %指数。
                                 
                                  ％
                                 
                                  %的输入:
                                 
                                  % x -必须是来自一个通道的信号
                                 
                                  % fs -采样频率
                                 
                                  % begtime/endtime -开始和结束以秒为单位。默认为全额
                                 
                                  % demean - 1或0用于趋势化数据。0是默认值
                                 
                                  % plotType - 'plot'(默认)，'semilogy'， 'semilogx'， 'loglog'
                                 
                                  % side -输入到figurebig()
                                 
                                  % varargin——绘图选项(颜色、线条样式等)
                                 
                                  ％
                                 
                                  %输出
                                 
                                  数字句柄
                                 
                                  F -单边频率向量
                                 
                                  % Y -片面傅里叶变换
                                 
                                  T = 1/fs;抽样周期%
                                 
                                  flipBack = false;
                                 
                                  执行一些输入错误检查
                                 
                                  如果Size (x,1) ~= 1
                                 
                                  如果Size (x,2) == 1
                                 
                                  使它成为行向量
                                 
                                  X = X .';
                                 
                                  flipBack = true;%将输出作为列向量返回
                                 
                                  其他的
                                 
                                  错误('x一定是一个向量'）
                                 
                                  结束
                                 
                                  结束
                                 
                                  如果Nargin < 3 || isempty(begtime) || begtime < 0
                                 
                                  Begtime = 0;
                                 
                                  结束
                                 
                                  如果nargin < 4 || isempty(endtime) || endtime > (length(x)-1)*T
                                 
                                  结束时间=(长度(x)-1)*T;
                                 
                                  结束
                                 
                                  如果开始时间>=结束时间
                                 
                                  错误(“开始时间必须在结束时间之前”）
                                 
                                  结束
                                 
                                  如果Nargin < 5 ||为空(降级)
                                 
                                  Demean = 0;
                                 
                                  elseif~(降噪==1 ||降噪==0)
                                 
                                  错误(" demean必须是真或假"）
                                 
                                  结束
                                 
                                  如果< 6 || isempty(plotType)
                                 
                                  plotType =“阴谋”；
                                 
                                  elseif~任何(strcmp (plotType, {“阴谋”，“semilogy”，“semilogx”，“重对数”}))
                                 
                                  错误(“不正确的plotType”）
                                 
                                  结束
                                 
                                  如果Nargin < 7 ||为空(侧)
                                 
                                  Side = 0;
                                 
                                  结束
                                 
                                  %检查用户是否将'Visible'传入varargin
                                 
                                  % [~，visloc] = ismember('Visible'，varargin);
                                 
                                  % if visloc == 0;Visloc = [];最后避免在数字大的时候出错
                                 
                                  Visloc = find(strcmp)“可见”变长度输入宗量);如果varargin不是cellstr， % ismember错误
                                 
                                  从请求/结束时间获取索引
                                 
                                  Begind = floor(begtime*fs+1);
                                 
                                  Endind = floor(endtime*fs+1);
                                 
                                  X = X (begin:endind);%新信号
                                 
                                  如果贬低
                                 
                                  X =趋势(X);
                                 
                                  结束
                                 
                                  L =长度(X);信号长度%
                                 
                                  N = l;% n点fft。这可以是一个输入。
                                 
                                  Y2 = fft(X,N);%傅里叶变换，双面的
                                 
                                  t = (0:L-1)* t;%时间矢量
                                 
                                  创建单边频率矢量，包括Nyq频率
                                 
                                  这对于偶数和奇数向量都是一样的
                                 
                                  Ny = fix(N/2)+1;% Nyq指数
                                 
                                  F = linspace(0,1,Ny)*fs/2;%频率矢量，单面
                                 
                                  Y2 = abs(Y2/N);% 2边，乘以N
                                 
                                  Y = [Y2(1) 2.*Y2(2:Ny)];%得到正频率，缩放电源2为非直流组件
                                 
                                  %%%制作绘图
                                 
                                  H = figurebig(side,varargin{[visloc,visloc+1]});
                                 
                                  次要情节(1,1)
                                 
                                  情节(t X,变长度输入宗量{:})
                                 
                                  网格小
                                 
                                  包含(“时间[s]”）
                                 
                                  ylabel (“信号”）
                                 
                                  轴紧
                                 
                                  次要情节(3、1、2 [3])
                                 
                                  开关plotType
                                 
                                  情况下“阴谋”
                                 
                                  情节(F, Y,变长度输入宗量{:})
                                 
                                  情况下“semilogy”
                                 
                                  semilogy (F, Y,变长度输入宗量{:})
                                 
                                  情况下“semilogx”
                                 
                                  semilogx (F, Y,变长度输入宗量{:})
                                 
                                  情况下“重对数”
                                 
                                  重对数(F, Y,变长度输入宗量{:})
                                 
                                  结束
                                 
                                  包含(的频率(赫兹)）
                                 
                                  ylabel (“P (f) | |”）
                                 
                                  轴紧
                                 
                                  网格在
                                 
                                  H = tightfig(H);
                                 
                                  如果flipBack
                                 
                                  % x作为列向量输入。返回F和Y作为列
                                 
                                  %向量
                                 
                                  F = F.';
                                 
                                  Y = Y.';
                                 
                                  结束
                                 
                                  结束

Oguzhan米 2020年4月28日

编辑:Oguzhan米 2020年4月28日

丹尼尔，你好，

我已经研究了您在这里分享的代码的细节一段时间了，我对符号学和梯度图生成的结果有一些疑问。首先，请查看所附的图表(如果您愿意，还可以查看数据)。此外，请容忍我，因为我试图从所有这些意义。

1-看两个梯度图，250rpm的主要频率是0.75,600rpm的主要频率是0.36。考虑到这里的物理性质，这些结果非常合理。(在两个测量的特定测量点，250转/分预计会比600转/分显示更多的振荡，所以这里都很好。)

我想知道如何解释显性频率内容的数量。如你所见，在每分钟250转的时候很少有峰值，而在每分钟600转的时候有2-3个明显的峰值。

2-为什么说梯度法比较难?

3-看两个符号学图，频域图的解释是什么?我看不出250和600 RPM之间有什么区别，因为两个频率峰值都是0hz。

4-在使用渐变代码时，有什么需要注意的吗?

多谢。

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