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El cálculo del espectrograma en Signal Analyzer

Una señal no estacionaria es una señal cuyo contenido de frecuencia cambia con el tiempo. El de una señal no estacionaria es una estimación de la evolución del tiempo de su contenido de frecuencia.Espectrograma Para construir el espectrograma de una señal no estacionaria, sigue estos pasos:Analizador de señal

  1. Divida la señal en segmentos de igual longitud. Los segmentos deben ser lo suficientemente cortos como para que el contenido de frecuencia de la señal no cambie sensiblemente dentro de un segmento. Los segmentos pueden o no superponerse.

  2. Ventana de cada segmento y calcular su espectro para obtener el.corta duración de la transformada de Fourier

  3. Mostrar segmento por segmento la potencia de cada espectro en decibelios. Represente las magnitudes en paralelo como una imagen con un mapa de colores dependiente de la magnitud.

La vista del espectrograma está disponible en pantallas que contienen una sola señal.

Divida la señal en segmentos

Para construir un espectrograma, primero divida la señal en segmentos posiblemente solapados. En, puede controlar la longitud de los segmentos y la cantidad de superposición entre los segmentos adyacentes mediante y.Analizador de señalTime ResolutionOverlap Si no especifica la longitud y la superposición, elige una longitud basada en la longitud completa de la señal y el 50% se solapan.Analizador de señal La aplicación alinea el eje de tiempo del espectrograma con el eje de la gráfica de dominio de tiempo.

Resolución de tiempo especificada

En la pestaña, en la sección, haga clic en.SpectrogramTime ResolutionSpecify

  • Si la señal no tiene información de tiempo, especifique la resolución de tiempo (longitud de segmento) en las muestras. La resolución de tiempo debe ser un número entero mayor o igual que 1 y menor o igual que la longitud de la señal.

    Si la señal tiene información de tiempo, especifique la resolución de tiempo en segundos. La aplicación convierte el resultado en un número de ejemplos y lo redondea al entero más cercano que es menor o igual que el número pero no menor que 1. La resolución de tiempo debe ser menor o igual que la duración de la señal.

  • Especifique la superposición como un porcentaje de la longitud del segmento. La aplicación convierte el resultado en un número de ejemplos y lo redondea al entero más cercano que es menor o igual que el número.

Resolución de tiempo predeterminada

Si selecciona para el cálculo de la resolución de tiempo, a continuación, utiliza la longitud de toda la señal para elegir la longitud de los segmentos.AutoAnalizador de señal La aplicación establece la resolución de tiempo como N/d muestras, donde los corchetes denotan la función de techo, es la longitud de la señal, y es un divisor que depende de:NdN

Longitud de la señal ()NDivisor ()dLongitud del segmento
muestras – muestras2632muestra – muestras132
muestras – muestras642558muestras – muestras832
muestras – muestras25620478muestras – muestras32256
muestras – muestras2048409516muestras – muestras128256
muestras – muestras4096819132muestras – muestras128256
muestras – muestras81921638364muestras – muestras128256
muestras – muestras16384N128muestras – ⌈/⌉ samples128N128

Todavía puede especificar la superposición entre los segmentos adyacentes. Al especificar la superposición, se cambia el número de segmentos. Los segmentos que se extienden más allá del punto final de señal tienen relleno cero.

Considere la señal de siete muestras.[s0 s1 s2 s3 s4 s5 s6] porque ⌈7/2⌉ = ⌈3.5⌉ = 4, la aplicación divide la señal en dos segmentos de longitud cuatro cuando no hay solapamiento. El número de segmentos cambia a medida que aumenta la superposición.

Número de muestras superpuestasLos segmentos resultantes
0
s0 s1 s2 s3             s4 s5 s6 0
1
s0 s1 s2 s3          s3 s4 s5 s6
2
s0 s1 s2 s3       s2 s3 s4 s5             s4 s5 s6 0
3
s0 s1 s2 s3    s1 s2 s3 s4       s2 s3 s4 s5          s3 s4 s5 s6

Alineación de tiempo

Una vez que se establece la longitud del segmento y la superposición, el número de segmentos y sus ubicaciones de borde permanecen fijos y son independientes de cualquier zoom o panorámica. Al aplicar zoom y panorámica, la aplicación calcula y muestra el espectrograma utilizando los segmentos que están dentro de la región de interés ampliada visible.

La aplicación:

  • Alinea el eje de tiempo del espectrograma con el eje de la gráfica de dominio de tiempo correspondiente. De este modo, el contenido espectral en un momento determinado se alinea con su ocurrencia.

  • Para una superposición distinta de cero, extiende el primer y el último segmento a los puntos finales de señal.

  • Cero-pads la señal si el último segmento se extiende más allá del punto final de la señal.

Cuando los segmentos tienen un 0% de superposición, cada segmento se centra en el momento real de ocurrencia. Cuando la superposición es distinta de cero, la alineación del eje de tiempo del espectrograma con el eje de dominio de tiempo tiene el efecto de que el primer y el último intervalo de tiempo son alargados. Todos los demás intervalos de tiempo son de la misma longitud. En otras palabras, el centro de cada segmento, excepto el primero y el último, corresponde al tiempo real de ocurrencia. Considere este ejemplo:

Ventana los segmentos y calcular espectros

Después de dividir la señal en segmentos superpuestos, la aplicación Windows cada segmento con una ventana de Kaiser.Analizador de señal El factor de forma de la ventana, y por lo tanto el, es ajustable.βFuga

Nota

La fuga utilizada para computar el espectro de la señal y la fuga utilizada para la ventana de los segmentos del espectrograma son independientes entre sí. Puede ajustarlos por separado.

A continuación, la aplicación calcula el espectro de cada segmento, siguiendo el procedimiento descrito en, excepto que el límite inferior del ancho de banda de resolución esCálculo del espectro en el analizador de señal

RBWperformance=fspan10241.

En Resumen, encuentra un compromiso entre la resolución espectral alcanzable con toda la longitud del segmento y las limitaciones de rendimiento que resultan de la computación de grandes FFTs.Analizador de señal

  • Si la resolución resultante de analizar el segmento completo es alcanzable, la aplicación computa un solo periodograma modificado de todo el segmento utilizando una ventana de Kaiser con el factor de forma especificado.

  • Si la resolución resultante de analizar el segmento completo no es alcanzable, la aplicación computa un periodograma Welch: Divide el segmento en subsegmentos superpuestos, ventanas de cada subsegmento y promedios de los periodogramas de los subsegmentos. La aplicación elige el tamaño del subsegmento, la ventana y la superposición para que el periodograma compuesto sea equivalente a un periodograma modificado de todo el segmento con la ventana de Kaiser especificada.

Mostrar el poder del espectro

La aplicación muestra la potencia de la transformada de Fourier a corto plazo en decibelios, utilizando una barra de color con el mapa de colores predeterminado.MATLAB® La barra de color comprende el rango de potencia completo del espectrograma y no cambia si se amplía o se realiza un encuadre.

Puede cambiar los niveles de magnitud representados por un rango de color determinado. En la pestaña, cambie los valores de potencia mínima y máxima que se mostrarán.Spectrogram También puede establecer el mapa de colores para que comprenda el rango de potencia completo de la sección ampliada del espectrograma. En la pestaña, haga clic en el botón de color de escalaDisplay.

Consulte también

Aplicaciones

Funciones

Ejemplos relacionados

Más acerca de