MATLAB信号时频分析工具：基于EMD与希尔伯特变换的非平稳信号处理系统

资 源 简 介

本MATLAB项目实现了非平稳信号的时频分析专业流程。通过经验模态分解自适应提取信号本征模态函数，结合希尔伯特变换计算瞬时频率与幅度，适用于振动分析、生物医学信号处理等领域。

详 情 说 明

基于EMD与希尔伯特变换的时频谱信号分析系统

项目介绍

本项目实现了一套专业的信号时频分析系统，专门用于处理非平稳信号的时频特征分析。系统核心采用经验模态分解（EMD）与希尔伯特变换相结合的技术路线，能够自适应地将复杂信号分解为本质模态函数，进而通过希尔伯特谱分析揭示信号的时频能量分布特性。该系统适用于机械故障诊断、生物医学信号处理、地震监测等多个领域的信号分析需求。

功能特性

• 自适应信号分解：采用EMD算法将非平稳信号分解为若干本征模态函数（IMF），无需预设基函数
• 瞬时特征提取：对每个IMF分量进行希尔伯特变换，精确计算瞬时频率和瞬时幅度
• 时频能量可视化：生成希尔伯特能量谱图，直观展示信号在时频域的能量分布特征
• 定量频谱分析：支持主频识别、能量集中度计算等特征参数的自动提取与分析
• 交互参数优化：提供可调节的处理参数界面，用户可根据信号特性优化分解效果和频谱精度

使用方法

1. 数据输入：支持导入.wav音频文件、.mat数据文件或直接输入数值数组格式的信号数据
2. 参数设置：配置采样频率、信号时长等基本参数，调整EMD分解的IMF数量阈值和包络拟合误差容限
3. 执行分析：运行主程序完成信号分解、希尔伯特变换和时频分析全过程
4. 结果查看：系统自动生成希尔伯特能量谱图、IMF分量图、特征参数表和分析报告
5. 数据导出：支持将频谱数据导出为.mat格式，图谱保存为.png格式供后续使用

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）
• 推荐内存：4GB以上
• 磁盘空间：至少500MB可用空间

文件说明

主程序文件整合了系统的核心处理流程，实现了信号加载与预处理、经验模态分解执行、希尔伯特变换计算、时频能量谱生成、特征参数提取、分析结果可视化以及数据导出功能。该文件作为系统的主要入口，协调各算法模块完成完整的时频分析任务。