数据分析
时频数据分析
若当作振动信号处理,则有如下方法:
振动信号处理时域分析,时域统计分析常用参数及指标:均值,均方值,方差,概率分布函数,概率密度函数。
振动信号的频域处理方法,主要是功率谱密度函数,频响函数,相干函数,实倒谱,复倒谱和三分之一倍频程分析。
若当作语音信号处理(常带有短时分析技术)则有如下分析方法:
时域:短时能量,短时平均幅度,短时平均过零率,短时自相关函数,短时平均幅度差函数。
时频域:语谱图,短时功率谱密度。
采用采样频率50000,四通道质量130g(之前是60g,20mv/g),100mv/g的传感器采集数据得到四张如图所示的信号图,子弹射中靶板正中心,击中点距离传感器的位置为99cm处。
均为超量程,而且阻尼较大,不适合用作于数据分析。
采用采样频率50000,单通道质量60g,20mv/g的传感器采集数据得到一张如图所示的信号图,子弹射中靶板距离传感器的位置为25cm处。
单通道时域分析:
击中15cm处的图
击中25cm处的图
比较两次振动信号的时域指标,明显存在差异的是最大值与最小值以及极差和标准方差,15cm处的以上指标均明显大于25cm的指标。
单通道频域分析:读取test5.csv文件.截取1~5000点作为test51.mat,该文件为距离传感器15cm处时产生的信号,截取4.1*10^5~4.16*10^5处作为test55.mat,该文件为距离传感器25cm处时产生的信号。
可以将试验过程看作一个系统,输入为冲击响应,输出的信号是一个衰减的过程。
击中15cm处的频谱图
击中25㎝处的频谱图
分析:在25CM处傅里叶变换后的幅值高于15CM处的幅值,另外由语谱图的颜色分布可知15CM处的信号强度要高于25CM处的信号强度。
%%时域分析(注释:test5是整个数据,test51是15cm处击中的5001个数据,test55是25cm击中的5000个数据)
data=test51;a=fft(data);
y = abs(a);
yy = y(1:floor(length(data)/2));
plot(44100/length(data)*(1:floor(length(data)/2)),yy);
title('信号的幅频图');
xlabel('Frequency(Hz)');
ylabel(' Amplitude');
%% 频域分析
wlen=100; inc=20; win=hanning(wlen);x=test51;Fs=50000;% 设置帧长,帧移和窗函数
N=length(x); time=(0:N-1)/Fs; % 计算时间
y=enframe(x,win,inc)'; % 分帧
fn=size(y,2); % 帧数
frameTime=(((1:fn)-1)*inc+wlen/2)/Fs; % 计算每帧对应的时间
W2=wlen/2+1; n2=1:W2;
freq=(n2-1)*Fs/wlen; % 计算FFT后的频率刻度
Y=fft(y); % 短时傅里叶变换
clf % 初始化图形
%=====================================================%
% Plot the STFT result % 画出语谱图
%=====================================================%
set(gcf,'Position',[20 100 600 500]);
axes('Position',[0.1 0.1 0.85 0.5]);
imagesc(frameTime,freq,abs(Y(n2,:))); % 画出Y的图像
axis xy; ylabel('频率/Hz');xlabel('时间/s');
title('语谱图');
m = 64;
LightYellow = [0.6 0.6 0.6];
MidRed = [0 0 0];
Black = [0.5 0.7 1];
Colors = [LightYellow; MidRed; Black];
colormap(SpecColorMap(m,Colors));
%=====================================================%
% Plot the Speech Waveform % 画出语音信号的波形
%=====================================================%
axes('Position',[0.07 0.72 0.9 0.22]);
plot(time,x,'r');
xlim([0 max(time)]);
xlabel('时间/s'); ylabel('幅值');
title('语音信号波形');