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MATLAB信号可视化与测量

这个例子展示了如何在MATLAB中使用时间范围和频谱分析仪在时间和频率域中可视化和测量信号。

时域和频域信号可视化

创建一个频率为100hz的正弦波,采样频率为1000hz。产生五秒的100赫兹正弦波加添加剂一秒间隔的白噪音。将信号发送到时间示波器和频谱分析仪进行显示和测量。

SampPerFrame = 1000;Fs = 1000;SW = dsp。SineWave (“频率”, 100,...“SampleRate”Fs,“SamplesPerFrame”, SampPerFrame);TS = dsp。TimeScope (“SampleRate”Fs,“时间间隔”, 0.1,...“YLimits”, [- 2,2],“ShowGrid”,真正的);SA = dsp。简介(“SampleRate”Fs);抽搐;toc < 5 sigData = SW() + 0.05*randn(SampPerFrame,1);TS (sigData);SA (sigData);结束

时域测量

使用时间范围,您可以进行许多信号测量。

以下是可用的测量方法:

  • 光标测量-在所有作用域显示上显示屏幕游标。

  • 信号的统计数据-显示所选信号的最大值、最小值、峰峰差值、平均值、中位数、均方根值,以及最大值和最小值出现的时间。

  • 上下两层的测量-显示有关选定信号的转换、超调或欠调以及周期的信息。

  • 峰仪-显示最大值和最大值发生的时间。

可以从时间范围工具栏或工具>测量菜单。

为了说明测量在时间范围内的使用,模拟一个心电信号。使用心电图函数生成信号的2700个样本。使用Savitzky-Golay滤波器平滑信号,并周期性地扩展数据,以获得大约11个周期。

X = 3.5*ecg(2700).';Y = repmat(sgolayfilt(x,0,21),[1 13]);sigData = y((1:3万)+ round(2700*rand(1))).';

在时间范围内显示信号,并使用峰值查找器,游标和信号统计测量。假设采样率为4千赫。

TS_ECG = dsp。TimeScope (“SampleRate”, 4000,...“TimeSpanSource”“汽车”“ShowGrid”,真正的);TS_ECG (sigData);TS_ECG。YLimits = [- 4,4];

峰值测量

启用峰值测量通过单击相应的工具栏图标或单击工具>测量>峰值查找器菜单项。点击设置在峰值查找器面板中展开“设置”窗格。输入10最大峰值个数,按“Enter”。时间范围在“峰值”窗格中显示一个包含10个峰值振幅值的列表以及它们发生的时间。

每次心跳之间的时间差为0.675秒。因此,心电信号的心率由下式给出:

光标测量

启用光标测量通过单击相应的工具栏图标或单击工具>测量值>光标测量值菜单项。游标测量面板打开并在时间范围内显示两个游标。您可以拖动游标并使用它们来测量波形中事件之间的时间。下图中,游标用于测量心电波形中峰值之间的时间间隔。的光标测量面板中的测量显示,两个峰值之间的时间间隔为0.675秒,对应心率为1.482 Hz或88.9次/分钟。

信号的统计数据而且上下两层的测量

您也可以选择信号的统计数据而且上下两层的测量工具>测量菜单。信号统计可用于确定信号的最小值和最大值,以及其他指标,如峰到峰、平均值、中值和均方根值。双层测量可用于确定有关上升和下降跃迁、跃迁像差、超调和欠调信息、脉冲宽度和占空比的信息。要阅读有关这些测量的更多信息,请参阅时间范围测量教程的例子。

频域测量

本节介绍如何使用频谱分析仪进行频域测量。

频谱分析仪提供以下测量值:

  • 光标测量-在频谱显示上放置游标。

  • 峰仪-显示最大值及其出现的频率。

  • 信道测量-显示占用带宽和ACPR通道测量值。

  • 变形测量-显示谐波和互调失真测量。

  • CCDF测量-显示互补的累积分布函数测量值。

可以从频谱分析仪工具栏或工具>测量菜单。

变形测量

为了说明使用频谱分析仪测量,创建一个2.5 kHz正弦波采样在48 kHz加性高斯白噪声。在每个信号值处评估一个高阶多项式(9次)来模拟非线性失真。在频谱分析仪中显示信号。

Fs = 48e3;SW = dsp。SineWave (“频率”, 2500,...“SampleRate”Fs,“SamplesPerFrame”, SampPerFrame);SA_Distortion = dsp。简介(“SampleRate”Fs,...“PlotAsTwoSidedSpectrum”、假);Y = [1e-6 1e-9 1e-5 1e-9 1e-6 5e-8 0.5e-3 1e-6 1 3e-3];抽搐;toc < 5 x = SW() + 1e-8*randn(SampPerFrame,1);sigData = polyval(y, x);SA_Distortion (sigData);结束清晰的SA_Distortion

通过单击工具栏中相应的图标或单击工具>测量>失真测量菜单项。在失真测量中,更改为的值Num谐波。到9,检查标签谐波复选框。在面板中,您可以看到基本接近2500 Hz和8次谐波的值,以及它们的SNR, SINAD, THD和SFDR值,这些值是根据基本输出功率引用的。

峰仪

您可以使用Peak Finder测量对话框跟踪时变光谱成分。您可以显示和选择标签多达100个峰。中调用峰值查找器对话框工具>测量>峰值查找器菜单项,或通过单击工具栏中相应的图标。

来说明的用法峰仪,创建一个由三个正弦波组成的信号,频率分别为5、15和25 kHz,振幅分别为1、0.1和0.01。数据以100千赫采样。添加将高斯白噪声转换为正弦波的和,并在频谱分析仪中显示单侧功率谱。

Fs = 100e3;SW1 = dsp。SineWave (1e0, 5e3, 0,“SampleRate”Fs,“SamplesPerFrame”, SampPerFrame);SW2 = dsp。SineWave (1e-1, 15e3, 0,“SampleRate”Fs,“SamplesPerFrame”, SampPerFrame);SW3 = dsp。SineWave (1e-2, 25e3, 0,“SampleRate”Fs,“SamplesPerFrame”, SampPerFrame);SA_Peak = dsp。简介(“SampleRate”Fs,“PlotAsTwoSidedSpectrum”、假);抽搐;toc < 5 sigData = SW1() + SW2() + SW3() + 1e-4*randn(SampPerFrame,1);SA_Peak (sigData);结束清晰的SA_Peak

启用峰仪标记三种正弦波频率。“dBm”表示频率值和功率峰仪面板。中可以增加或减少峰值的最大数量、指定最小峰值距离以及更改其他设置设置面板中的峰值查找器测量面板。

要了解有关使用频谱分析仪测量的更多信息,请参阅频谱分析仪测量的例子。