基于MATLAB的Welch方法信号功率谱密度归一化分析系统

资 源 简 介

本程序利用MATLAB实现Welch方法，对一维时域信号进行分段加窗、FFT变换和功率谱估计，通过归一化处理使不同信号的功率谱密度结果具有可比性。输出包括归一化单边功率谱密度曲线及对应频率向量。

详 情 说 明

基于Welch法的信号功率谱密度归一化分析系统

项目介绍

本项目实现了一个基于Welch平均周期图法的信号功率谱密度（PSD）归一化分析系统。系统能够对输入的时域信号进行分段、加窗、FFT变换及谱平均处理，最终输出归一化的单边功率谱密度，确保不同信号的分析结果具有良好的可比性。该系统适用于信号处理、振动分析、声学测量等多个工程与科研领域。

功能特性

• 核心算法：采用Welch平均周期图法，有效降低功率谱估计的方差。
• 归一化处理：对计算结果进行归一化，支持不同参数设置下PSD结果的直接比较。
• 灵活输入：支持单列实数或复数时域信号序列，可自定义采样频率。
• 多格式输出：输出频率向量与归一化功率谱密度值，可提供线性尺度或dB/Hz单位。
• 可视化：可选图形界面，直观展示功率谱密度曲线。

使用方法

1. 准备数据：将待分析的时域信号存储为一维向量或数组。
2. 设置参数：在调用主函数时，输入信号向量，并可选择指定采样频率（如未指定，将使用默认值）。
3. 执行分析：运行主程序，系统将自动完成PSD计算与归一化。
4. 获取结果：程序返回两个主要数组：

- 频率向量（横坐标，单位：Hz） - 归一化功率谱密度值（纵坐标）

1. 结果可视化：如需图形显示，可开启相应选项，系统将绘制功率谱密度曲线图。

示例代码： % 假设 signal 为输入信号向量，fs 为采样频率 [frequencies, psd] = main(signal, fs);

系统要求

• 运行环境：MATLAB R2016a 或更高版本。
• 必要工具箱：Signal Processing Toolbox。

文件说明

主程序文件实现了系统的核心流程控制与功能整合。其主要能力包括：接收用户输入的信号数据与可选参数；调用内部函数完成信号分段、窗函数应用、快速傅里叶变换及谱平均计算；执行功率谱密度的归一化处理；组织并输出频率向量与最终的归一化功率谱密度值；同时管理图形绘制功能，为用户提供直观的分析结果展示。