离散信号MATLAB频谱分析程序

baqiao

%FFT变换,获得采样数据基本信息，时域图，频域图
%这里的向量都用行向量，假设被测变量是速度，单位为m/s
clear;
2 `5 l1 {* c. P& Q) _3 Xclose all;

load data.txt              %通过仪器测量的原始数据，存储为data.txt中，附件中有一个模版(该信号极不规则)
; z, v6 b, {3 n+ e- u( xA=data;                                        %将测量数据赋给A，此时A为N×2的数组
( L4 w' k" s, I& E$ o" tx=A(:,1);                                     %将A中的第一列赋值给x，形成时间序列
/ _( V! R6 B- j9 sx=x';                                           %将列向量变成行向量
y=A(:,2);                                     %将A中的第二列赋值给y，形成被测量序列
y=y';                                           %将列向量变成行向量

%显示数据基本信息
fprintf('\n数据基本信息：\n')
fprintf('        采样点数 = %7.0f \n',length(x))                         %输出采样数据个数
# s3 \! o+ a4 ?% S# R8 tfprintf('        采样时间 = %7.3f s\n',max(x)-min(x))                    %输出采样耗时
( f  e: Y& z6 ofprintf('        采样频率 = %7.1f Hz\n',length(x)/(max(x)-min(x)))   %输出采样频率
fprintf('        最小速度 = %7.3f m/s\n',min(y))                         %输出本次采样被测量最小值
fprintf('        平均速度 = %7.3f m/s\n',mean(y))                      %输出本次采样被测量平均值
fprintf('        速度中值 = %7.3f m/s\n',median(y))                   %输出本次采样被测量中值
7 V* e! H0 ~  _- P6 Gfprintf('        最大速度 = %7.3f m/s\n',max(y))                          %输出本次采样被测量最大值
/ t5 U4 d  \. k+ l0 e2 ?fprintf('        标准方差 = %7.3f \n',std(y))                               %输出本次采样数据标准差
fprintf('       协 方 差 = %7.3f \n',cov(y))                                %输出本次采样数据协方差
) E) V% z9 g3 [, q6 sfprintf('     自相关系数 = %7.3f \n\n',corrcoef(y))                       %输出本次采样数据自相关系数
  
%显示原始数据曲线图（时域）
- X1 @. P* q( w- o) W4 isubplot(2,1,1);
plot(x,y)                                                                                %显示原始数据曲线图
axis([min(x) max(x) 1.1*floor(min(y)) 1.1*ceil(max(y))])             %优化坐标，可有可无
6 \# |4 A7 b7 ~$ @/ Rxlabel('时间 (s)');
ylabel('被测变量y');
title('原始信号(时域)');
grid on;
2 r9 V$ P# h# A$ j0 s6 i. A
& }9 T& i2 D. q/ r/ @$ r%傅立叶变换
y=y-mean(y);                                               %消去直流分量，使频谱更能体现有效信息
Fs=2000;                %得到原始数据data.txt时，仪器的采样频率。就是length(x)/(max(x)-min(x));     
N=10000;                                                 %data.txt中的被测量个数，即采样个数。其实就是length(y);
z=fft(y);
5 V1 V$ J6 V8 n- g# i
$ S  M  X4 e  Q0 ~$ e%频谱分析
f=(0:N-1)*Fs/N;
Mag=2*abs(z)/N;                                        %幅值，单位同被测变量y
Pyy=Mag.^2;          %能量；对实数系列X，有 X.*X=X.*conj(X)=abs(X).^2=X.^2，故这里有很多表达方式

- t; a3 T% r  U0 j- ^! A3 K, f5 [6 e8 y%显示频谱图(频域)
subplot(2,1,2)
" f4 _8 `6 G* N! b' x, R" Nplot(f(1:N/2),Pyy(1:N/2),'r')                         %显示频谱图
$ g$ v8 r( C& }4 i%                 |
%             将这里的Pyy改成Mag就是 幅值-频率图了
5 H7 j$ F1 @/ caxis([min(f(1:N/2)) max(f(1:N/2)) 1.1*floor(min(Pyy(1:N/2))) 1.1*ceil(max(Pyy(1:N/2)))])
xlabel('频率 (Hz)')
+ X% o9 t8 A# B4 oylabel('能量')
: Y+ c7 }! O: G+ n- X* f. Mtitle('频谱图(频域)')
& O$ }2 d3 P2 b/ Tgrid on;
6 k3 a  j* b- L+ t$ p
& p, P' d' d* Q$ J; D7 {%返回最大能量对应的频率和周期值
+ w) }: j  ~3 J4 U7 x3 e+ R0 s0 Z[a b]=max(Pyy(1:N/2));
1 E  w( t8 r, q% p1 Jfprintf('\n傅立叶变换结果：\n')
fprintf('           FFT_f = %1.3f Hz\n',f(b))             %输出最大值对应的频率
fprintf('           FFT_T = %1.3f s\n',1/f(b))          %输出最大值对应的周期
3 ^/ V2 s- C0 j- n- n4 T. @' `

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