功率谱密度

资 源 简 介

功率谱密度

详 情 说 明

功率谱密度分析是信号处理中的重要工具，它能够直观展示信号中各频率成分的能量分布。下面我们通过一个典型的多频段信号处理案例，演示完整分析流程。

信号生成与滤波原理 首先构造包含50Hz、120Hz、200Hz三个特征频率的复合信号，采样率设为2000Hz以满足奈奎斯特准则。添加高斯白噪声模拟真实环境干扰。关键步骤在于设计带阻滤波器，需要精确抑制100-150Hz频段（即目标频段120Hz），同时保留其他频率成分。

实现要点解析 使用IIR或FIR滤波器实现带阻特性，需注意通带波纹和阻带衰减指标 功率谱计算采用Welch方法，通过分段平均降低频谱估计方差 时域波形对比可观察滤波器群延迟特性，频域对比则验证滤波效果

可视化呈现技巧 时域采用双子图显示原始/滤波信号叠加噪声 频域使用对数坐标突出弱信号成分 标注关键频率点（如50Hz/200Hz）和滤波边界（100Hz/150Hz）

工程应用扩展 该方法可迁移至振动分析、语音去噪等场景。实际应用中还需考虑实时性要求（选择FIR或IIR）、相位失真（线性相位设计）以及边缘效应（适当增加信号补零）。通过调节滤波器阶数和窗函数类型，可在计算复杂度和阻带性能之间取得平衡。