基于MATLAB的Hilbert-Huang变换信号谱分析系统

资 源 简 介

本项目实现基于Hilbert-Huang变换(HHT)的时频分析，通过EMD算法将信号分解为IMF分量，结合Hilbert变换计算瞬时频率与幅度，生成HHT谱和边际谱，适用于非平稳信号分析。系统提供完整的MATLAB实现与可视化功能。

详 情 说 明

基于Hilbert-Huang变换的实际信号谱分析系统

项目介绍

本项目实现了一种基于Hilbert-Huang变换(HHT)的非线性、非平稳信号时频分析方法。系统通过经验模态分解(EMD)将复杂信号自适应地分解为一系列固有模态函数(IMF)，然后对每个IMF分量进行Hilbert变换，计算瞬时频率和瞬时幅度，最终生成HHT谱和边际谱两种关键的时频分析结果。该方法特别适用于处理实际工程中的非平稳信号，能够有效揭示信号的局部时频特性。

功能特性

• 经验模态分解(EMD)：自适应地将信号分解为有限个固有模态函数(IMF)
• Hilbert谱分析：计算每个IMF分量的瞬时频率和瞬时幅度
• HHT谱图生成：三维时频分布图，直观显示频率随时间的变化情况
• 边际谱分析：频率-能量分布图，反映信号在各频率分量上的能量积累
• 多参数可配置：支持EMD分解层数设置、Hilbert变换窗函数类型选择
• 结果可视化：提供IMF分量分解、瞬时频率和瞬时幅度分析等多种图表展示

使用方法

1. 准备输入数据：准备一维时间序列信号数据和对应的采样频率（单位Hz）
2. 设置分析参数：根据需要配置EMD分解层数、窗函数类型等可选参数
3. 运行分析系统：执行主分析程序，系统将自动完成信号分解和时频分析
4. 查看分析结果：系统将输出包括HHT谱图、边际谱图、IMF分量分解图等分析结果

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱
• 足够的内存空间以处理较长的信号序列

文件说明

主程序文件整合了信号预处理、经验模态分解、希尔伯特变换计算、时频分析以及结果可视化的完整流程。该文件实现了信号数据的读取与验证、EMD参数的自适应配置、固有模态函数的迭代分解、瞬时特征的精确计算、三维谱图的高效生成以及分析结果的多维度展示等核心功能，为用户提供了一站式的Hilbert-Huang变换分析解决方案。