窗函数的选择对时频域测试分析的影响.pdf

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1、试验研究窗函数的选择对时频域测试分析的影响杨文兴，杨俊智，周强(1．兰州理工大学机电X-程学院，甘肃兰州730050；2．兰州电源车辆研究所有限公司，甘肃兰州730050)摘要：在LabVIEw平台的基础上，研究了利用时频域测试方法，分析数字信号(以下简称信号)在时一频平面内时间与频率之间的变化关系。该测试分析方法利用短时傅里叶变换(STFT)的基本原理，对一些非平稳的信号进行分析，但在信号处理过程中，能得到的信号长度总是有限的；所以，需对无限长的时间序列施加1个窗函数，在此基础上，分析窗函数的选择对

2、其时频域分析的影响。关键词：LabVIEw；时频域分析；短时傅里叶变换；窗函数；非平稳信号中图分类号：TN911．6文献标志码：AInflHenceAnalysisofTime-frequencyWindowFunctionSelectionTest．YANGWenxing，YANGJunzhi，ZHOUQiang’。(1．InstituteofElectricalandMechanical，LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China；2．Lan

3、zhouPowerStation＆VehicleInstituteCo．，Ltd，Lanzhou730050，China)Abstract：BasedontheLabVIEWplatform，itwasstudiedthatanalyzingthesignalinthetime-frequencyplanebetweenthetimeandfrequencybyusingfrequencydomaintestmethod．Thistestingmethoddidsomeofthenon-station

4、arysignala—nalysisbyusingtheshorttimevariationsofFuLiye(STFT)theory．Butinthedigitalsignalprocessing，signallengthgot—tenisalwayslimited，SOitisneededtoimposeawindowfunctiononthetimeseriesofinfinitelength．Onthisbasis，thein—flueneeofwindowfunctionselectiono

5、ntimefrequencydomainwasanalyzed，thispaperhascertainreferencevalueforre—searchersengagedinsignalprocessing．Keywords：LabVIEW，timeandfrequencydomainanalysis，STFT，windowfunction，non—stationarysignal传统的分析方法是将信号单独在时域或频域中信号，时频域测试分析对掌握信号频谱随时间变化进行分析，对于信噪比很低的信号，无

6、论从时域或者的情况有着极其重要的作用_2]。频域都很难将有用信息提取出来，而联合时频域分虚拟仪器LabVIEW(1aboratoryvirtualinstru—析，可以利用时间和频率2个参数，来描述信号的频mentengineeringworkbench)是一种用图标代替文本率随时问之问的变化关系。利用短时傅里叶变换的创建应用程序的图形化编程语言，其结合了简单易用基本原理，计算出信号不同时刻的功率谱，从而能很的图形式开发环境与灵活强大的G编程语言。Lab—好地观察一些非平稳信号的功率谱随时问的变化情V

7、IEw则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间况，获取信号的有用信息。在信号处理时，能得到的信的数据流向，决定了程序的执行顺序。其用图标表示号长度总是有限的；所以，需要对无限长的时间序列试函数，用连线表示数据流向。基于短时傅里叶变换的加1个窗函数，看其窗函数对时频分析所产生的影响。时频域测试分析研究方法，LabVlEW提供了一个很鉴于实际的信号分析仪器不能进行短时傅里叶好的功能模块(sTFTSpectrogram．vi)，该模块的功能变换的运算；因此，在LabVIEW平台上，充分利用软是利用短时傅里叶

8、变换的基本原理，计算在时一频平件的特点，进行基于虚拟仪器的信号时频域测试研面上信号频率随时间的分布情况_3]。究，实现对一些非平稳信号的数据仿真。试验结果表2短时傅里叶变换(STFT)明，该方法可有效地提高对非平稳信号的检测能力。为了获得多分量信号各分量的瞬时频率，一种直1时频域测试分析观的方法是引入“局部频谱”的概念，即使用1个很窄时频域测试分析是将一维时间域信号映射到能的窗函数取出信号求其傅里叶变换。由于这一频谱量对时间和频率二维表示的一系列变换。时