13FFT谱分析中的栅栏效应

13FFT谱分析中的栅栏效应13FFT谱分析中的栅栏效应实验十三 FFT谱分析中的能量泄漏一. 实验目的在理论学习的基础上，通过本实验加深学生对DFT和FFT变换中栅栏效应误差的理解，使学生对用FFT进行信号频谱分析过程中存在的问题有一个明确的认识。二. 实验原理对采样信号的频谱，为提高计算效率，通常采用FFT算法进行计算，设数据点数为: N = T/dt = T.Fs (1) 式中T为观测的信号长度，dt为采样间隔，Fs为采样频率。则计算得到的离散频率点为: Xs(fi) ， Fi = i . Fs / N , i...

13FFT谱分析中的栅栏效应实验十三 FFT谱分析中的能量泄漏一. 实验目的在理论学习的基础上，通过本实验加深学生对DFT和FFT变换中栅栏效应误差的理解，使学生对用FFT进行信号频谱分析过程中存在的问题有一个明确的认识。二. 实验原理对采样信号的频谱，为提高计算效率，通常采用FFT算法进行计算，设数据点数为: N = T/dt = T.Fs (1) 式中T为观测的信号长度，dt为采样间隔，Fs为采样频率。则计算得到的离散频率点为: Xs(fi) ， Fi = i . Fs / N , i = 0，1，2，„，N/2 (2) 这就相当于透过栅栏观赏风景，只能看到频谱的一部分，而其它频率点看不见，因此很可能使一部分有用的频率成分被漏掉，此种现象被称为栅栏效应。图1 FFT谱中的栅栏效应用505Hz正弦波信号的频谱分析为例，设定采样频率fs=5120Hz，取FFT计算点数为 512，其离散频率点为: Fi = i.Fs/N = i.5120/512=10 ， i= 0，1，2，„，N/2 位于505Hz 位置的真实谱峰被挡住看不见，看见的只是它们在相邻频率500Hz或510Hz处能量泄漏的值，从而造成分析误差。三. 实验内容取不同采样频率对正弦波信号进行采样，用1024点FFT算法计算信号频谱，观察栅栏效应对频谱估计精度的影响。四. 实验仪器和设备 1. 计算机 1台 2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台 1套 3. 打印机 1台五. 实验步骤 1. 运行DRVI主程序，点击DRVI快捷工具条上的"联机注册"图标，选择其中的“DRVI 采集仪主卡检测 ”或“网络在线注册”进行软件注册。 2. 在DRVI软件平台的地址信息栏中输入WEB版实验指导书的地址，在实验目录中选择 “FFT谱分析中的栅栏效应实验”，建立实验环境。图2 FFT谱分析中的栅栏效应实验环境下面是该实验的装配图和信号流图，图中的线上的数字为连接软件芯片的软件总线数据线号，6006为定义的信号发生器的名字，**IC为使用的软件芯片。图3 FFT谱分析中的栅栏效应实验装配图 3. 改变正弦信号频率，观察由于栅栏效应在频谱中造成的误差。六. 实验报告要求 1. 简述实验目的和原理。 2. 拷贝实验系统运行界面，插入到Word格式的实验报告中，用Winzip压缩后通过Email 上交实验报告。七. 思考题 1. 信号整周期采样时，其FFT谱中是否还存在栅栏效应误差,其FFT谱中是否还存在能量泄漏, 2. 由于信号加窗截断和栅栏效应在FFT谱中造成的误差原因是固定的，对频谱中的谱峰成分可以采用插值修正的方法进行修正，DRVI中提供了一个采用三点法设计的改进FFT 算法芯片，用该芯片对信号进行频谱分析，观察估计精度的提高情况。请上网查阅资料，了解提高FFT谱估计精度的算法情况，说明其工作原理。

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