Die Berechnung der PSD mit Hilfe der Fast Fourier Transform (FFT) ist eine gängige Methode in der Signalverarbeitung. Diese Anleitung bietet einen Schritt-für-Schritt-Prozess, um diese Berechnung genau durchzuführen.

Vorbereitung der Signaldaten

Beginnen Sie mit dem Sammeln Ihrer Zeitbereichssignaldaten. Stellen Sie sicher, dass die Daten mit einer konsistenten Rate abgetastet werden, die als Abtastfrequenz bekannt ist. Entfernen Sie alle DC-Offsets oder Trends, um sich auf die Frequenzkomponenten von Interesse zu konzentrieren.

Anwendung der FFT

Die meisten Programmierumgebungen bieten eingebaute FFT-Funktionen. Die FFT wandelt die Zeitbereichsdaten in den Frequenzbereich um und zeigt die Amplitude verschiedener Frequenzkomponenten.

Normalisieren Sie den FFT-Ausgang, indem Sie durch die Anzahl der Punkte in der FFT dividieren, um die korrekte Amplitudenskalierung zu erhalten.

Berechnung der spektralen Leistungsdichte

Berechnen Sie das Leistungsspektrum durch Quadrieren der Größe der FFT-Ergebnisse.Beachten Sie bei realen Signalen nur die positiven Frequenzen aufgrund der Symmetrie.

Um die PSD zu erhalten, teilen Sie das Leistungsspektrum durch die Bandbreite jedes Frequenzbinders, d. h. die Abtastfrequenz geteilt durch die Anzahl der FFT-Punkte.

Optional: Plot der PSD

Die PSD gegen die Frequenz aufzeichnen, um die Verteilung der Leistung zu visualisieren, logarithmische Skalen verwenden, wenn dies für eine bessere Klarheit eines breiten Spektrums von Leistungspegeln erforderlich ist.