基于EMD-Hilbert谱分析的MATLAB信号处理工具箱

资 源 简 介

本MATLAB工具箱实现了经验模态分解(EMD)与希尔伯特变换相结合的时频分析，可自适应提取信号IMF分量，计算瞬时频率与能量，并生成直观的希尔伯特谱图，适用于非平稳信号分析。

详 情 说 明

基于经验模态分解及希尔伯特谱分析的信号瞬时频率与能量图生成工具箱

项目介绍

本项目是一个专业的信号处理工具箱，专注于实现基于经验模态分解（EMD）和希尔伯特-黄变换（HHT）的时频分析方法。工具箱能够自适应地分解复杂非平稳信号，提取其内在的模态特征，并通过希尔伯特谱分析揭示信号在时频域的能量分布规律。该工具为信号分析、故障诊断、生物医学工程等领域的研究人员提供了一个直观、交互式的分析平台。

功能特性

• 自适应信号分解：采用经验模态分解算法，自动将输入信号分解为一组本征模态函数（IMF）
• 瞬时参数计算：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三维图，清晰展示信号能量在时间-频率平面上的分布特征
• 交互式图形界面：提供友好的GUI界面，支持信号可视化、参数调整和实时结果预览
• 数据导出功能：支持分析结果的数据导出和图像保存，便于后续研究和报告制作
• 边际谱分析：提供频率-能量累积分布图，直观显示信号的主要频率成分

使用方法

1. 数据准备：准备一维时序信号数据，支持.mat文件导入或直接输入数值数组
2. 参数设置：根据需要调整EMD分解停止准则阈值、IMF分量数量限制、采样频率等参数
3. 执行分析：启动分析流程，系统将自动完成信号分解、希尔伯特变换和谱计算
4. 结果查看：在图形界面中查看IMF分量、瞬时频率、希尔伯特谱和边际谱等分析结果
5. 导出保存：选择需要导出的数据或图像，保存为指定格式文件

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）
• 至少4GB内存（推荐8GB以上用于处理大型数据集）
• 支持的操作系统：Windows 7/10/11，Linux，macOS

文件说明

主程序文件整合了完整的信号分析流程，实现了从数据输入到结果输出的全链路功能。该文件构建了图形用户界面的核心框架，负责参数配置界面的生成与用户交互事件的响应处理。同时，它协调调度经验模态分解、希尔伯特变换计算、瞬时频率分析等核心算法模块的执行顺序与数据传递。此外，主程序还管理着多维度分析结果的可视化展示，包括本征模态函数波形图、三维希尔伯特能量谱图以及边际频率分布图等多种图形的绘制与布局，并提供完善的数据导出与图像保存功能。