绘制二维及三维HHT谱图

资 源 简 介

绘制二维及三维HHT谱图

详 情 说 明

HHT（Hilbert-Huang Transform）谱图是一种基于经验模态分解（EMD）和希尔伯特变换的时频分析方法，适用于非线性非平稳信号分析。在MATLAB中实现二维及三维HHT谱图的绘制，需结合信号分解、瞬时频率计算和可视化技术。以下是核心实现思路：

信号预处理与EMD分解 首先对原始信号进行EMD分解，得到若干固有模态函数（IMF）。MATLAB中可通过`emd`函数实现，分解后每个IMF需满足局部极值点与过零点数量相近的条件。

希尔伯特变换与瞬时频率计算 对每个IMF进行希尔伯特变换，获得解析信号，进而提取瞬时频率和瞬时幅值。瞬时频率通过解析信号的相位导数计算，需注意排除边界效应带来的误差。

二维HHT谱图绘制 将时间、瞬时频率和幅值信息组合为二维时频矩阵，使用`imagesc`或`contour`函数绘制时频分布。需调整坐标轴标签（如时间、频率）和色标以清晰表达能量分布。

三维HHT谱图扩展 在二维基础上增加幅值作为Z轴，通过`surf`或`mesh`函数实现三维可视化。可设置透明度或颜色映射（如`jet`）突出高频或高能量区域，并添加视角调整（`view`函数）优化显示效果。

注意事项 信号采样率需满足奈奎斯特准则，避免频率混叠。 EMD分解可能产生模态混淆，可通过改进算法（如EEMD）优化。 三维绘图时建议限制频率范围，避免高频噪声干扰可视化效果。

此方法适用于机械故障诊断、地震信号分析等领域，通过直观的谱图揭示信号时频特性。