加窗函数的原则
加窗函数时,应使窗函数频谱的主瓣宽度应尽量窄,以获得高的频率分辨能力;旁瓣衰减应尽量大,以减少频谱拖尾,但通常都不能同时满足这两个要求。各种窗的差别主要在于集中于主瓣的能量和分散在所有旁瓣的能量之比。
窗的选择取决于分析的目标和被分析信号的类型。一般说,有效噪声频带越宽,频率分辨能力越差,越难于分清有相同幅值的邻近频率。选择性(即分辨出强分量频率邻近的弱分量的能力)的提高与旁瓣的衰减率有关。通常,有效噪声带宽窄的窗,其旁瓣的衰减率较低,因此窗的选择是在二者中取折衷。
因而,窗函数的选择一般原则如下:
1. 如果截断的信号仍为周期信号,则不存在泄漏,无须加窗,相当于加矩形窗。
2. 如果信号是随机信号或者未知信号,或者有多个频率分量,测试关注的是频率点而非能量大小,建议选择汉宁窗,像LMS Test.Lab中默认加的就是汉宁窗。
3. 对于校准目的,则要求幅值精确,平顶窗是个不错的选择。
4. 如果同时要求幅值精度和频率精度,可选择凯塞窗。
5. 如果检测两个频率相近、幅值不同的信号,建议用布莱克曼窗。
6. 锤击法试验力信号加力窗,响应可加指数窗。
各类窗函数的恢复系数
幅值和能量修正总结: 1:窗函数会降低信号的幅值和能量,需要进行修正; 2:在频域,需要对每条谱线进行修正,不能同时应用能量修正与幅值修正,只能按一种方式进行修正; 3:修正通过乘以相应的修正因子实现; 4:在Test.Lab中频谱、线性自功率谱、功率谱默认采用幅值修正;功率谱密度PSD默认采用能量修正; 5:计算RMS时,总是考虑能量修正,即使应用了幅值修正。
1:什么是信号泄露:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NTM0MTQwNA==&mid=2247484164&idx=1&sn=fdaf2164306a9ca4166c2aa8713cacc5&scene=21#wechat_redirect
2.何时、何地应用何种的窗函数? https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NTM0MTQwNA==&mid=2247484189&idx=1&sn=78af69208296935021da913200ff272d&scene=21#wechat_redirect
3.简单总结FFT变换的幅值和能量校正 https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NTM0MTQwNA==&mid=2247483867&idx=1&sn=1f12b5bce5533b75ee20e0503f089800&scene=21#wechat_redirect
4.理解FFT分析的加窗和重叠 https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NTM0MTQwNA==&mid=2247483766&idx=1&sn=6c0a6866850682238b55880c9b1430a3&scene=21#wechat_redirect
5.01.04:锤击测试使用指数窗会引起什么问题吗? https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NTM0MTQwNA==&mid=2247484841&idx=1&sn=c1ef7a7641d020486bc37124511c5afd&chksm=ec54599adb23d08c0b7d20ef219e08906d2258b56e35f6517200c1518effe9bab2362d74c07c&scene=21#wechat_redirect
(作者:linmue-谭祥军 链接:https://www.zhihu.com/question/50402321/answer/144988327 来源:知乎)