为何加速度的时域图与FFT后的频谱图幅值相差很大？

shengpc

我的采样数据为发动机振动的加速度，为何通过MATLAB后的加速度的时域图与FFT后的频谱图幅值相差很大？谢谢
data = load('C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\盛鹏程毕业论文\2008.07.16\加速度1.txt');
dt = 0.0005;
x1 = data(:,1);
x2 = data(:,2);
x3 = data(:,3);
x4 = data(:,4);
N1 = length(x1);
N2 = length(x2);
N3 = length(x3);
N4 = length(x4);
t1 = [0:N1-1]*dt;
t2 = [0:N2-1]*dt;
t3 = [0:N3-1]*dt;
t4 = [0:N4-1]*dt;
figure(1)
subplot(4,1,1),plot(t1,x1);
xlabel('时间/s');ylabel('振幅');legend('前左加速度时域图');
xlim([0 0.5]);
ylim([-30 30]);
grid on;
subplot(4,1,2),plot(t2,x2);
xlabel('时间/s');ylabel('振幅');legend('前右加速度时域图');
grid on;
xlim([0 0.5]);
ylim([-30 30]);
subplot(4,1,3),plot(t3,x3);
xlabel('时间/s');ylabel('振幅');legend('后左加速度时域图');
grid on;
xlim([0 0.5]);
ylim([-30 30]);
subplot(4,1,4),plot(t4,x4);
xlabel('时间/s');ylabel('振幅');legend('后右加速度时域图');
grid on;
xlim([0 0.5]);
ylim([-30 30]);

figure(2)
y1 = fft(x1);
y2 = fft(x2);
y3 = fft(x3);
y4 = fft(x4);
mag1 =abs(y1)*2/N1;
f1 = [0:N1-1]/(N1*dt);
subplot(4,1,1),plot(f1(1:N1/2),mag1(1:N1/2));
xlabel('频率/Hz');ylabel('振幅');legend('前左加速度幅频图');
xlim([0 300]);
grid on;

mag2 =abs(y2)*2/N1;
f2 = [0:N2-1]/(N2*dt);
subplot(4,1,2),plot(f2(1:N2/2),mag2(1:N2/2));
xlabel('频率/Hz');ylabel('振幅');legend('前右加速度幅频图');
xlim([0 300]);
grid on;
mag3 =abs(y3)*2/N3;
f3 = [0:N3-1]/(N3*dt);
subplot(4,1,3),plot(f3(1:N3/2),mag3(1:N3/2));
xlabel('频率/Hz');ylabel('振幅');legend('后左加速度幅频图');
xlim([0 300]);
grid on;
mag4 =abs(y4)*2/N4;
f4 = [0:N4-1]/(N4*dt);
subplot(4,1,4),plot(f4(1:N4/2),mag4(1:N4/2));
xlabel('频率/Hz');ylabel('振幅');legend('后右加速度幅频图');
xlim([0 300]);
grid on;

zhwang554

主频率不是取样频率的整数倍, 而是接近半整数倍, 频谱图上主频振幅最大值下降近一倍,
主频和倍频等分量相位合适, 时域波形叠加, 如当主频和倍频的振幅雷同时, 时域波形最大值可增大约一倍.
一降一升差近4倍, 这样加速度的时域图幅值与FFT后的频谱图幅值就差不多了.
用校正法将主要成分的振幅值和相位值求出, 时域重构就近为原信号波形. 频谱校正后的振幅值才是真实振幅值., 校正后的相位关系可见时域中波形是如何叠加的

mag2 =abs(y2)*2/N1     应为   mag2 =abs(y2)*2/N2

[ 本帖最后由 zhwang554 于 2008-7-23 10:34 编辑 ]

erdgzw

时域中的振幅是频域中各个振动分量的累加和。

TestGuru

回复2楼：

看过您的很多关于全相位校正法的贴子，但尚未试过，请问该法的幅度校正精度有多高，在对于幅度精度要求很高的SNR、THD、THD+N、SINAD等参数测试中，若采用该法，当非整周期采样时，是否可以只取校正后的单条谱线的能量来代表测试用的单频信号的能量，需要加窗吗？

[ 本帖最后由 TestGuru 于 2008-7-23 16:07 编辑 ]

zhwang554

在下贴中给出了fft/apfft组合校正法在噪声下的校正结果

"请问如何对加噪后的信号进行校正"
http://forum.vibunion.com/forum/thread-67677-1-1.html

[ 本帖最后由 zhwang554 于 2008-7-23 18:06 编辑 ]

TestGuru

谢谢您的答复，本来想直接用您的结果来验证一下，THD+N的理论值与采用该法的实际求得值之间的差距，但是由于随机噪音的能量需要按照实际数值积分，无法从公式上算得，所以无从验证。

我想采用的THD+N公式为：THD+N  (%) = SQRT((总能量 - 单频信号能量) / (总能量))。

也许比较好的验证方法是，只采用单一的正弦信号，直接看经过校正后的单谱线能量与总能量有多大差别，THD+N常采用的测试频率为1KHZ。

[ 本帖最后由 TestGuru 于 2008-7-23 18:05 编辑 ]

shengpc

非常感谢您的指正！
但有几个疑问，希望您指点一下：
1、根据采样定理可知：当采样频率大于信号中所含有信号最大频率的两倍时，采样后的数据可以不失真地描述信号。故试验所设置的采样信号为2000HZ，比发动机振动的主频信号约30HZ大的多。所以我觉得采样信号问题应该不是主要原因；
2、主频与倍频的幅值相等问题如何解决呢？
3、由于校正法的概念第一次出现，本人也不是学信号方面的，只是要分析数据。看了您的一个这方面的帖子，但不是很懂。特请教如何用校正法将主要成分的振幅值和相位值求出？:handshake

shengpc

感谢您的回复！如果FFT后的频谱图没产生频谱泄露的话，加速度的幅值也比频谱图上的各个分量频域幅值的累加和大的多？:handshake

wxljlu

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楼主你好，最近遇见和你相同的问题，不知道你是如何解决的，请教请教？