MATLAB短时傅里叶变换时频分析与可视化系统

资 源 简 介

本MATLAB项目实现非平稳信号的短时傅里叶变换时频分析，采用滑动窗口技术与多种窗函数选项，提供精确的时频表征和可视化功能，适用于时变信号的动态特性研究。

详 情 说 明

基于短时傅里叶变换的非平稳信号时频分析与可视化系统

项目介绍

本项目实现了一个完整的非平稳信号时频分析工具，能够对时变信号进行精确的时频表征。系统通过滑动窗口技术将非平稳信号分割为多个准平稳段，对每个段进行傅里叶变换，最终合成完整的时频分布图。该系统适用于语音信号、地震波、生物医学信号等多种非平稳信号的分析需求。

功能特性

• 多格式输入支持：支持.wav音频文件、.mat数据文件以及直接数值数组输入
• 灵活的窗函数选择：提供汉宁窗、汉明窗、矩形窗等多种窗函数选项
• 参数可调节：窗口长度、重叠率（0-99%）、采样频率等关键参数均可自定义
• 高级频谱分析：支持FFT点数设置、频率范围限制等专业分析参数
• 丰富的输出结果：

- 时频分布矩阵（时间×频率的二维复数矩阵） - 时频能量谱图（频谱幅度值的二维分布） - 交互式可视化图形（支持颜色映射调整、坐标轴缩放） - 频谱特征统计报告（最大频率成分、能量集中区域等） - 可导出的分析结果文件（.fig图形文件、.mat数据文件）

使用方法

1. 准备输入信号：准备待分析的时域信号数据文件或数值数组
2. 设置分析参数：选择合适的窗函数类型，调整窗口长度、重叠率等参数
3. 配置采样频率：根据信号特性设置正确的采样频率
4. 执行分析：运行系统进行时频分析计算
5. 查看结果：观察时频分布图，分析频谱特征统计报告
6. 导出结果：根据需要导出图形文件或数据文件

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）
• 至少4GB内存（建议8GB以上用于处理大型信号）
• 支持图形显示的MATLAB环境

文件说明

主程序文件实现了系统的核心控制逻辑，包括信号数据读取与预处理、分析参数配置界面、短时傅里叶变换算法执行、时频分布结果计算与存储、多种可视化图形生成与交互控制、分析报告统计与输出，以及最终结果的导出功能。该文件整合了所有关键技术模块，为用户提供完整的时频分析解决方案。