Η φασματική πυκνότητα ισχύος (PSD) είναι ένα μέτρο της ισχύος σήματος κατανεμημένης σε συχνότητα. Υπολογίζοντας PSD χρησιμοποιώντας το Fast Fourier Transform (FFT) είναι μια κοινή μέθοδος στην επεξεργασία σήματος. Αυτός ο οδηγός παρέχει μια διαδικασία βήμα προς βήμα για να εκτελέσει αυτόν τον υπολογισμό με ακρίβεια.

Προετοιμασία των δεδομένων σήματος

Ξεκινήστε συλλέγοντας τα δεδομένα του σήματος σας με βάση το χρόνο. Βεβαιωθείτε ότι τα δεδομένα λαμβάνονται με σταθερό ρυθμό, γνωστή ως συχνότητα δειγματοληψίας. Αφαιρέστε οποιαδήποτε μετατόπιση DC ή τάσεις για να επικεντρωθείτε στα συστατικά της συχνότητας ενδιαφέροντος.

Εφαρμογή της FFT

Υπολογίστε το FFT του έτοιμου σήματος. Τα περισσότερα περιβάλλοντα προγραμματισμού παρέχουν ενσωματωμένες λειτουργίες FFT. Το FFT μετατρέπει τα δεδομένα χρόνου-domain στον τομέα συχνοτήτων, αποκαλύπτοντας το εύρος των διαφορετικών συστατικών συχνοτήτων.

Κανονικοποίηση της εξόδου FFT με διαίρεση με τον αριθμό των σημείων στο FFT για να αποκτήσουν το σωστό εύρος κλιμάκωσης.

Υπολογίζοντας τη Φασματική Πυκνότητα Δύναμης

Υπολογίστε το φάσμα ισχύος με την τετραγωνισμό του μεγέθους των αποτελεσμάτων FFT. Για πραγματικά σήματα, εξετάστε μόνο τις θετικές συχνότητες λόγω συμμετρίας.

Για να αποκτήσετε το PSD, διαιρέστε το φάσμα ισχύος με το εύρος ζώνης κάθε δοχείου συχνότητας, που είναι η συχνότητα δειγματοληψίας διαιρούμενη με τον αριθμό των σημείων FFT. Αυτή η κανονικοποίηση αντιστοιχεί στην κατανομή της ισχύος σε συχνότητες.

Προαιρετικό: Σχεδίαση του PSD

Χρησιμοποιήστε λογαριθμικές κλίμακες αν χρειαστεί για καλύτερη σαφήνεια ενός μεγάλου εύρους επιπέδων ισχύος.