基于插值重采样的信号FFT分析方法研究

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1、第38卷第3期第203812卷第年3月3期水力发电基于插值重采样的信号FFT分析方法研究王恒超，陈喜阳，何志锋（华中科技大学能源与动力工程学院，湖北武汉430074）摘要：针对实际信号做频谱分析时通常不能满足经典FFT算法的待分析信号长度应为2的整数幂的约束条件，通常采用的增加信号采样时间或对信号补零的方法，会造成采样负荷加重或频率泄露。针对与此，提出了基于信号插值重采样的改进FFT分析算法，并与常用FFT算法进行了对比。经仿真结果验证，改进的算法能较好地在不增加信号采样负荷的前提下，精确捕获信号真实频率特性。并将改进的FFT算法应用于实际水电机组振动信号分析，频

2、谱分析与现场真实情况相符，证明基于插值重采样的FFT算法的有效实用性。关键词：FFT；频谱；插值重采样ResearchonFastFourierTransformAlgorithmBasedonInterpolationRe-samplingMethodWangHengchao,ChenXiyang,HeZhifeng(SchoolofEnergyandPowerEngineering,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,Hubei,China)Abstract:Regardingthatthe

3、actualsignalwhileitsfrequencyspectrumisanalyzedusuallydoesn'tmeetthedemandofradix-2FastFourierTransform（FFT）whichisonlyworkedforthesequencelengththatisanintegralpowerof2,themethodsofprolongingthesamplingtimeorpaddingzerotothesignalsothatitfitsforthealgorithmareadopted,butthesemethodsa

4、ggravatesamplingloadandcauseomissionoffrequencyatthesametime.AnimprovedFFTalgorithmbasedonthelinearinterpolationmethodisgivenandcomparedwiththecommononeherein.Thesimulationresultsshowthattheimprovedalgorithmcanpreciselygetthefrequencycharacteristicsofthesignalwithoutaddingworkload.The

5、applicationofimprovedalgorithmontheactualanalysisofhydroelectricsetvibrationsignalalsoshowsthattheresultsareconsistentwiththerealsituation.KeyWords:FastFourierTransform（FFT）;frequencyspectrum;interpolationre-sampling中图分类号：TK730.2；TK730.1文献标识码：A文章编号：0559－9342（2012）03－0021－03致信号频率特性分析出现

6、偏差。本文在保证信号频0引言率分辨率的前提下，通过对待分析时段的信号进行水轮发电机组转动部件不平衡的主要特征为机基于插值重采样的改进FFT分析，精确分析了信号组振动信号振幅随机组转速变化较敏感，其振幅一频率特性，并通过数值仿真与其他改进FFT方法诸般与转速的二次方成正比，且水平振动较大，振动如增加信号采样时间或对信号补零的方法进行对比，信号的特征频率为1倍机组转频。因此对监测或测验证了其算法可行性，并应用于水电机组实测信号试的设备信号进行频谱分析对于研究水轮发电机组分析。运行性能是非常有必要的。经典FFT计算速度快，方法简易，应用广泛，收稿日期：2011-06-0

7、8但该算法要求待分析信号长度为2的整数幂。信号基金项目：中央高校基本科研业务费资助项目（0117120964）；华频率分辨率与信号采样时间呈反比关系，这导致为中科技大学自主创新基金资助项目了锁定信号频率分辨率所取的分析样本时间段内信作者简介：王恒超（1990—），男，湖北武汉人，本科，主要研号长度并不满足为2的整数幂的约束条件，进而导究方向为新能源技术.WaterPowerVol．38No．321水力发电2012年3月意义上的真实频谱。所以说，补0的方式更像是一1经典FFT局限性的常用改进策略种观察频谱的工具，它并不能提高分析精度，而且设x[n]为N项的复数序列，

8、对于N点序