这可能是两个高峰吗?

信息处理 信号分析
2022-02-24 11:20:44

我正在研究心率变异性 (HRV)。通常,在傅立叶变换中,我会看到两个靠得很近的峰。我如何确定这是两个峰,还是只有一个峰和噪声?请看下图。x 轴的单位是赫兹。谢谢。

附言。我进行了四十分钟的 HRV 测量。对于下图,我在测量中间使用了一个 1000 点的窗口,大约 17 分钟。我没有对数据做任何其他事情。

下面也是来自源数据的 100 个数据点。

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3个回答

您无法弄清楚这是否是两个峰值的原因是因为您的频率图没有“时间元素/信息”。它是整个时间信号的全部频率内容。

对信号进行短时间傅里叶变换。STFT 的时间粒度应该是一个心跳或接近它(典型人类的任何近似值)。如果然后您在不同的时间实例中看到两个峰值,那么这些是那些时间的两个峰值。也许它们靠近或分散。这将帮助您确定它是否是合法节拍

短时间傅立叶变换为您提供了信号的时间包含频率视图。

它是如何完成的,你把你的信号分成小块,每一块的长度决定了你的时间分辨率。然后,您获取每个 peice 的 FFT 并将其绘制为时频图。

您需要知道采集设备的采样率。例如:假设它是 1Mhz,那么每个数字样本都有 1us 的信息。现在,如果您想要 1ms 的粒度,那么您需要一次采集 1000 个数字样本并绘制它们的 FFT。您可以根据典型的人类心跳或您想要的粒度设置您的时间分辨率,这将帮助您解决两个峰值的时间出现。

cos(A)+cos(B)=2cos(A+B2)cos(AB2)

这被称为“节拍现象”。这意味着具有稳定余弦形状变化包络的稳定音调在数学上与两个音调之和无法区分。由于您的信号有点类似,因此您会得到这种效果。

我会使用其他方法来探索数据,例如自相关、小波变换甚至参数 PSD 估计器。这将有助于进一步了解信号的特征并带来补充信息。频谱图也有帮助。