Спектральная плотность мощности (PSD) является мерой мощности сигнала, распределенной по частоте. Расчет PSD с использованием Fast Fourier Transform (FFT) является распространенным методом обработки сигнала. Это руководство обеспечивает пошаговый процесс для точного выполнения этого расчета.

Подготовка данных сигнала

Начните с сбора данных сигнала временной области. Убедитесь, что данные отбираются с постоянной скоростью, известной как частота выборки. Удалите любое смещение постоянного тока или тенденции, чтобы сосредоточиться на интересующих частотных компонентах.

Применение FFT

Вычислите FFT подготовленного сигнала. Большинство программных сред обеспечивают встроенные функции FFT. FFT преобразует данные временной области в частотную область, выявляя амплитуду различных частотных компонентов.

Нормализуйте выход FFT, разделив на количество точек в FFT, чтобы получить правильное масштабирование амплитуды.

Расчет спектральной плотности мощности

Вычислить спектр мощности, квадратируя величину результатов FFT. Для реальных сигналов учитывайте только положительные частоты, обусловленные симметрией.

Для получения PSD делят спектр мощности на полосу пропускания каждого частотного бина, которая является частотой выборки, деленной на число точек FFT. Эта нормализация учитывает распределение мощности по частотам.

Оригинальное название: Plotting the PSD

Настройте PSD на частоту, чтобы визуализировать распределение мощности. Используйте логарифмические шкалы, если это необходимо для лучшей ясности широкого диапазона уровней мощности.