栅栏效应 栅栏效应示意图

栅栏效应 图示:栅栏效应示意图栅栏效应描述的是信号采样时只能得到采样点的信息,而忽略了采样间隔中数据信息的现象。不管是时域采样还是频域采样,都有相应的栅栏效应,只是当时域采样满足采样定理时,栅栏效应不会有什么影响。而频域采样的栅栏效应则影响

栅栏效应 栅栏效应示意图

栅栏效应

栅栏效应 栅栏效应示意图

图示:栅栏效应示意图

栅栏效应描述的是信号采样时只能得到采样点的信息,而忽略了采样间隔中数据信息的现象。不管是时域采样还是频域采样,都有相应的栅栏效应,只是当时域采样满足采样定理时,栅栏效应不会有什么影响。而频域采样的栅栏效应则影响很大,“挡住”或丢失的频率成分有可能是重要的或具有特征的成分,使信号处理失去意义。减小栅栏效应可用提高采样间隔也就是频率分辨力的方法来解决。间隔小,频率分辨力高,被“挡住”或丢失的频率成分就会越少。但会增加采样点数,使计算工作量增加。解决此项矛盾可以采用如下方法:在满足采样定理的前提下,采用频率细化技术(ZOOM),亦可用把时域序列变换成频谱序列的方法。

例如:505Hz正弦波信号的频谱分析来说明栅栏效应所造成的频谱计算误差。

设定采样频率fs=5120Hz,软件中默认的FFT计算点数为512,其离散频率点如下式表达:

fi= i.fs/N =i.5120/512=10×i(i= 0,1,2,…,N/2)

栅栏效应 栅栏效应示意图

图示:505Hz正弦波信号的频谱分析示意图

如上图505Hz正弦波信号的频谱分析示意图所示,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。若设fs=2560Hz,则频率间隔df=5Hz,重复上述分析步骤。这时在505Hz位置有谱线,我们就能得到它们的精确值。从时域看,这个条件相当于对信号进行整周期采样,实际中常用此方法来提高周期信号的频谱分析精度。因此,在对周期信号傅里叶处理时,解决栅栏效应以致解决泄露效应的一个极为有效的措施是所谓“整周期截取”;而对于非周期信号,如果希望减小栅栏效应的影响,尽可能多地观察到谱线,则需要提高频谱的分辨率,频谱的分辨率等于处理信号的时间长度的倒数。

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