从fft结果可以肯定信号受到白噪声的影响?

信息处理 fft 噪音
2022-02-18 05:21:15

我计算了连接到 Arduino 的 MPU6050 采样的 Az 加速度的 FFT。

维基百科定义:“白噪声”在不同频率下具有相同强度的随机信号,赋予它恒定的功率谱密度

  1. 我可以从我的 FFT 中说,在我的测试条件下,信号方差的原因是由白噪声引起的吗?

关于 FFT 的附加问题

  1. 如果我的采样频率是 56Hz,我的 bin_frequency 是 28 吗?
  2. 我的频率箱受输入向量的长度影响还是仅受我的采样频率影响?

测试条件

  • 我在一张桌子上记录了静态条件下的 z 值,没有任何扰动
  • 信号采样不均匀,所以我重新采样了它

输入

采样频率 55.556

Az 718X1 矢量

Std_Input_Vector_Resampled 0,0385

在此处输入图像描述 Az 输入重采样

FFT 输出

FFT 718X1 矢量

无变焦 ZoomX3无缩放 FFT FFT 缩放 x3

变焦X4

FFT 变焦 X4

这是我第一次接触 FFT(我从一个月开始就一直在研究这个论点,所以我很菜鸟),而且我有土木工程师背景,所以是我第一次接触信号分析,之前从未学习过信号理论。

我对 FFT 的兴趣是定义识别坑洼和道路异常的最佳过滤器

感谢您的时间,感谢您的耐心。

1个回答

这些只是关于如何进行的一些提示,对于评论来说太长了。我们不能仅仅看情节就给出明确的答案。

首先,您应该以 dB 为单位绘制 FFT 的幅度,即 plot(20*log10(fft(signal)))。然后,您不需要绘制不同的缩放版本。

参考问题1)这是整个信号还是只是它的一部分?尝试分析更长的测量周期以变得更加确定。当然,信号中会添加一些白噪声。但是,另外,在我看来,还包含一个周期长度为 4 的额外正弦波(参考您的第一个图)。

做更多的分析:

  1. 假设您测量恒定加速度,请从信号中删除平均值。然后,剩余的信号只包含测量误差。

  2. 看看这个错误的(循环)自相关。在白噪声的情况下,理想情况下它应该是延迟 0 处的单个峰值。如果自相关表现出额外(显着)的峰值,则可能在白噪声之上还有一些额外的东西。(看看你的 FFT 图,我实际上预计会有一些额外的峰值)。

回答问题 2)、3)(我不太明白你的问题 2)):

如果您的采样频率为 56Hz,则您的 FFT 输出范围为 0 到 56Hz,其中 bin 之间的距离为 56Hz/FFT 长度。此外,由于您的输入信号是真实的,因此 56/2Hz 以上的频率将是频域输出前半部分的镜像,它们不包含附加信息。作为傅立叶分析的一般规则:频率分辨率ΔfFFT后仅由持续时间决定T的原始信号,由Δf=1/T. 你可以看看我在我的网站上写的这篇关于 FFT 和频域分辨率的文章,作为对该主题的介绍。