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小伙伴們，今天讓我們一起來聊聊Something about DATA 系列。我們先回顧一下本系列對NVH測試中的數據采集做的整體介紹：
A 數據采集過程；
B 硬件設備；
C 數采軟件；
D ATOM中的數據采集；
接下來的幾篇文章，我們將繼續對NVH測試中的信號處理展開進行介紹。
NVH測試過程其實就是用數據采集系統將反映試驗對象狀態振動噪聲等的物理信號進行記錄，并采用相應的信號處理算法對記錄到的信號進行有目的的信息提取的過程。
數據采集完成后，得到時域數據，而我們要提取有用的信息,需要有各種各樣的信號處理算法對時域數據進行分析處理，以便得到更能突出所要提取的信息。常用的信號處理方法有：頻譜分析，心理聲學分析、系統分析（自譜、互譜、自相關、互相關、傳遞函數）等。今天我們將針對NVH測試中的最常用的頻譜分析做一個簡要的介紹。

頻譜分析是對采集到的時域信號進行數字信號處理，得到頻域結果的分析過程。信號不僅隨時間變化，還與頻率結構和各頻率成分的幅值、相位等信息有關，如果想了解信號的頻率組成信息，就需要進一步分析信號的頻率結構，并在頻率域中對信號進行描述。
信號從時間域變換到頻域主要通過傅立葉變換來實現，在一定的采樣率下采集到時域信號，通過設置頻率分辨率確定進行一次傅里葉變換所需要的時域信號長度，根據步長/重疊確定時域信號截取，在信號截取的過程中為減小泄漏，通常會加入窗函數對截取的時域信號進行優化處理，然后對加窗后的時域信號進行傅里葉變換，將時域數據轉換成頻域數據，頻域數據再根據實際需要進行計權及譜格式等處理，最后進行頻譜呈現，完成頻譜分析。
參與到頻譜分析的算法或參數有：傅里葉變化、采樣定理、頻率分辨率/譜線數、步長/重疊、窗函數、計權、譜格式等。接下來進行一一介紹。

1.傅里葉變化

時域和頻域是信號的基本性質，時域分析與頻域分析是從兩個角度對信號的進行分析。時域分析是以時間為變量，反映信號的幅值隨時間變化的關系；頻域分析是把信號變為以頻率為變量，反映信號的頻率結構和各頻率成分的幅值、相位關系。

通過數據采集設備采集到時域信號，通過傅立葉變換將信號從時域變換到頻域。在頻率域，研究系統的結構參數與性能的關系，揭示了信號內在的頻率特性以及信號時間特性與其頻率特性之間的密切關系。

任意連續測量的時域信號都可以用若干不同頻率的正弦波信號相加來表示，這些正弦信號則都可由其頻率、幅值和相位來標識，在頻率軸上則可以由這些正弦信號的實部和虛部來表達。對頻率軸，通常可用窄帶、倍頻程（如：三分之一倍頻程）來表示。

通常，頻譜分析只用于穩態信號的分析，并通過多次平均來得到。對于變化較快的信號，如發動機的加速過程，則可進行短時傅里葉變換或時頻域分析。

2.采樣定理

采樣定理：一個最高頻率為fm的有限帶寬信號x(t)，可以由以采樣頻率fs大于2 fm采樣得到的采樣值序列x(nΔt)唯一確定（Δt=1/ fs）。此定理說明，采樣頻率至少應設置到信號最高頻率的2倍以上；一般來說，采樣頻率的一半稱為分析帶寬，即為最大分析頻率。若信號最高頻率未知，或不能設置高的采樣頻率，則必須使用抗混濾波器將fs/2以上的頻率成份濾掉，且抗混濾波必須在采樣之前進行；若被采信號最高頻率fm> fs/2，則頻率分析得到的頻率成份將不真實，會發生頻率混疊。

3.頻率分辨率

頻譜是由離散的時域信號轉化來的，得到的頻譜也是離散的，每個頻率離散點稱為一條譜線，頻譜曲線是由譜線上的離散點連成的曲線，相鄰兩條譜線的頻率間隔成為頻率分辨率(Δf),譜線數（nf）等于每次參與計算的離散時域數據點（N）的一半。分析最高頻率（fm）等于頻率分辨率與譜線數的乘積。為高效的傅里葉的變換，一般譜線數為2的n次方冪。

4.步長/重疊

如果傅里葉變換每次計算選擇的時域信號只是原始信號的一部分，就像透過一個矩形窗口去看這個信號一樣，只能看到這個信號的一部分。在每次傅里葉變換選擇時域信號時，需要對時域信號進行截取。

截取一次傅里葉變換的時長可由頻率分辨率來確定，隔多長時間截取一次則是由步長來控制。一般為增加時域數據利用率以及提高頻譜分析的準確性，會將截取相鄰兩次信號的數據點進行重疊，一般用重疊率表示。步長和重疊率是可以相互轉換的，都能確定每次傅里葉變換截取時域數據的起始時間。

參考：

https://baike.baidu.com/item/%E6%97%B6%E5%9F%9F%E9%A2%91%E5%9F%9F/9399325?fr=ge_ala
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1757974035275125541&wfr=spider&for=pc

重點參考：

https://www.landtop.com/Art/content/pid/20/id/33/cid/495.html