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Cálculo del espectrograma en el analizador de señales

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

  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 apreciablemente dentro de un segmento. Los segmentos pueden o no superponerse.

  2. Ventana cada segmento y calcular su espectro para obtener el archivo .corto plazo Transformación de Fourier

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

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

Dividir señal en segmentos

Para construir un espectrograma, primero divida la señal en segmentos posiblemente superpuestos. En , puede controlar la longitud de los segmentos y la cantidad de superposición entre los segmentos adyacentes mediante y .Analizador de señalesTime ResolutionOverlap Si no especifica la longitud y la superposición, elige una longitud basada en toda la longitud de la señal y el 50% se superpone.Analizador de señales 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 del segmento) en las muestras. La resolución de tiempo debe ser un 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 muestras 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 muestras 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, utiliza la longitud de toda la señal para elegir la longitud de los segmentos.AutoAnalizador de señales 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 – muestras de128N128

Todavía puede especificar la superposición entre los segmentos adyacentes. Especificar la superposición cambia el número de segmentos. Los segmentos que se extienden más allá del punto final de la señal están acolchados sin 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 superposición. El número de segmentos cambia a medida que aumenta la superposición.

Número de muestras superpuestasSegmentos 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 establecida la longitud del segmento y la superposición, el número de segmentos y sus ubicaciones de arista permanecen fijos y son independientes de cualquier zoom o panorámica. Al hacer zoom y desplazar, la aplicación calcula y muestra el espectrograma utilizando los segmentos que se encuentran 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 esa manera, el contenido espectral en un momento dado se alinea con su ocurrencia.

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

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

Cuando los segmentos tienen 0% de superposición, cada segmento se centra en el momento real de la 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 a la hora real de ocurrencia. Considere este ejemplo:

Ventana de los segmentos y espectros de cálculo

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

Nota

La fuga utilizada para calcular el espectro de señal y la fuga utilizada para acoplar 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 señales

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 FFT grandes.Analizador de señales

  • Si la resolución resultante del análisis del segmento completo es alcanzable, la aplicación calcula un único periodograma modificado de todo el segmento utilizando una ventana Kaiser con el factor de forma especificado.

  • Si la resolución resultante del análisis del segmento completo no es alcanzable, la aplicación calcula un periodograma Welch: Divide el segmento en subsegmentos superpuestos, ventanas de cada subsegmento y promedia 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 Kaiser especificada.

Potencia del espectro de la pantalla

La aplicación muestra la potencia de la transformación de Fourier de corta distancia en decibelios, utilizando una barra de colores 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 desplaza.

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 configurar el mapa de colores para que comporte 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

Apps

Funciones

Ejemplos relacionados

Más acerca de