کاربردهای پردازش سیگنال های صدا و ارتعاشات در سامانه...
TRANSCRIPT
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
:مدرس
مقداد خزایی
دانشجوی دکتری مکانیک بیوسیستم
دانشگاه تربیت مدرس
فرادرسپردازش سیگنال و کاربردهای آن برای مهندسین مکانیک
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403سیگنال چیست؟
باراهسوژیکازحالتییاویژگییکازاطالعاتیکههادادهازپیوستههمبهایمجموعهبه
.گویندمیسیگنالکنند،میحملخود
:بایدسیگنالیک
باشدزمانیترتیبشرطدارای.
باشدشدهتعریفزمانیبازهیکدر.
باشدپیوستهریاضیتابعیک.
.معادل واژه سیگنال در فارسی عالمت است
عالمت ارتعاشی= سیگنال ارتعاشی
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403التعریف ریاضی سیگن
F
t :
I ( I R ) R
t F( t )
S F( t )
زیرIکهباشدداشتهوجودIمانندبازایبازهاگر
داشتهوجودFمانندایرابطهآنگاهباشدRمجموعه
را(استIیبازهعضوکه)tمانندعضوهرکهباشد
.نمایدمرتبطRمجموعهازعضویکبهفقطوفقط
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403تعریف مشاهده ای سیگنال
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403حجم در موتور بنزینی یک سیگنال نیست-نمودار فشار
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403زمان در موتور بنزینی-نمودار فشار
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403انواع داده ها
.هستندریاضیپیوستگیدارایتئورینظرازهاسیگنالتمامی
:شودمیتعریفدادهنوعسهسیگنالیکمقادیرتغییراتنرخوبرداریدادهنوعاساسبر
عددیهایداده
شکلموجیهایداده
بعدیچندهایداده
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm94031-عددیهایداده
:عددیهایداده-1
.تندهسناچیزبسیارتغییراتداراییاثابتمدتمیانوکوتاهزمانیهایبازهدرهادادهاینمقادیر
.کندمیمیلصفربهمدتکوتاهدر(سیگنالمشتق)سیگنالتغییراتنرخ
.شوندمیبررسیوگیریاندازهگسستهصورتبهمقادیراین
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403داده های تجزیه و تحلیل روغن
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403تجزیه و تحلیل سایش و ذرات فرسایشی
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403.سانتیمتر بیشتر می شود3.5سال فاصله ماه از زمین هر
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403 چند بعدیداده های
هستنددادهطیفچنددارایزمانیکدرهادادهنوعاین.
شودمیگفتهنیزبعدیچندهایسیگنالهادادهنوعاینبه.
نرودینبازمفیداطالعاتتاشوندگیریاندازهباال(رزولوشن)شفافیتبابایدهادادهاین. فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403عکس های گرمانگاری
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403 عکس های اشعهX
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403 شکلداده های موجی
استزمانمستقلمتغیر.
استسریعتغییراتدارایزمانبهنسبتوابستهمتغیر.
کندنمیمیلصفربهسیگنالمشتق.
رنهوگپذیردانجاممناسببرداریدادهنرخبابایدشکلموجیهایسیگنالگیریاندازه
.رفتخواهنددستازمهمیاطالعات
:مهمنکتهیکازریبیشتاطالعاتباشد،بیشتربرداریدادهبسامدهرچقدرشکلموجیهایدادگیریاندازهدر
.استترمفیدوگیردمیقراردسترسدرسوژه.استمحاسباتشدندشوارتروهادادهحجمافزایشمشکلتنهازمینهایندر
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403نونش-قضیه نمونه برداری نایکوئیست
استکردهبیانراشکلموجیهایدادهگیریاندازهبرایمناسببرداریدادهنرخمیزانقضیهاین.
پرداختآنرداریبدادهنرخاساسبرسیگنالیکاعتباربررسیبهتوانمینایکوئیستقضیهازاستفادهبا.
هری نایکوئیست
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403یک مثال عینی از اهمیت قضیه نایکوئیست
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
:عتبر است کهبازسازی سیگنال زمانی آنالوگ از روی یک سیگنال دیجیتال اندازه گیری شده هنگامی م.نرخ نمونه برداری دست کم دو برابر فرکانس غالب سیگنال اولیه باشد
انس نرخ داده برداری باید دست کم دو برابر فرکزمانیسیگنالیکاعتبارغالب سیگنال منتشره باشد
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403یک مثال مهم
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403 شکلهای موجی برخی از مهم ترین داده
ارتعاشیهایسیگنال
صداهایسیگنال
صداانتشاراتهایسیگنال
مختلفهایسامانهدمایوفشارمقادیر
.آنچه معموال از آن به عنوان سیگنال یاد می شود، همین داده های موجی شکل هستند.در این محصول تمرکز بر معرفی و تجزیه و تحلیل سیگنال های موجی شکل است
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
یک نمونه سیگنال صدا
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
:تعریف ساده پردازش سیگنالداده های موجی شکل و چند بعدی سیگنال های حوزه زمانروی ثانویه برهای پردازش و تحلیلپردازش سیگنال
دست آوردن اطالعاتی مفید و ضروری است که به هر دلیلی از به .سیگنال اولیه قابل دریافت نیست هدف از پردازش سیگنال
:پردازش سیگنالضرورت های
نویزتاثیرکاهشوحذف
هاسیگنالپنهانمحتوایبهدستیابی
فرکانسیزمانوفرکانسیاطالعاتازاستفاده
موثرترکاویدادهبرایبهترسیگنالیتشکیل
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
پردازش سیگنال چیست؟انواع پردازش سیگنال
ضرورت ها، مزایا و کاربردهای آن
نحوه اندازه گیری مهم ترین داده های موجی شکلانوع حسگرهای مهم
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403پردازش سیگنال در حوزه زمان
کلشموجیهایدادهکهحسگرهاییتوسطشدهتحصیلهایسیگنالتمامیتقریبا(.دهستنزمانیحوزهدرساکنبهابتداکنند،میگیریاندازهرا(ارتعاشاتوصدامانند
ت،اسگیریاندازهموردچیزیچهآنکهازجداسیگنال،هایدرایهکهمعناستبدیناین.هستندزمانیتابعیتدارای
یریگاندازهموردمقداریعنیهستند،زمانیشفافیتدارایتنهازمانیحوزههایسیگنال.کنندمیبیانباالزمانیدقتبارا(دندهجعبهیکارتعاشاتشتابمثال)
دریقادقدندهجعبهیکارتعاشاتشتابپارامترکهگویدمیزمانیحوزهدرسیگنالیک:مثال.استکردهاختیاررامقداریچهزمانی،چه
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403پارامترهای مهم سیگنال های حوزه زمان
Data)برداریدادهینقطه-1 point):شودمیانجامآنهادربرداریدادهکهزمانیماهیتبانقاطیبه.
Sampling)برداریدادهنرخ-2 frequency):گویندمیبرداریدادهنرخثانیههردربرداریدادهنقاطتعدادبه..استشدهگیریاندازهبارچندثانیههردرکهکندمیتعیینبرداریدادهنرخبهترعبارتبه
برداریدادهینقطههردرپارامترهربرایشدهگیریاندازهمقدار:(Amplitude)دامنه-3
زمانیسیگنالیکطولکل:(Time)برداریدادهزمان-5
برداریدادهنقاطکلتعداد:(Length)سیگنالطول-6*L SF T
سیگنالدرپنهانشاخصترینمهمسیگنال،هایمولفهتکرارتناوبدوره:(Frequency)فرکانس-4
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403دو ویژگی مهم سیگنال های زمانی
بیانردرالحظههردرپارامتریکدقیقمیزانزمانیهایسیگنال:زمانیکاملشفافیت
.کنندمی
رکانسیفمحتوایمورددرتوضیحیهیچزمانیهایسیگنال:فرکانسیشفافیتبدون
.دهندنمیسیگنالیک
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403برخی کاربردهای سیگنال های حوزه زمان
ازیکیآنهاندمانوعیببینیپیشوضعیت،پایشیابی،عیب:یابیعیبووضعیتپایش-1استزمانحوزههایسیگنالمهمکاربردهای
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1 فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
.شوندمیگرفتهکاربهزمانحوزههایسیگنالکنترلیکاربردهایاکثردر:کنترل-2
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
.استزمانیحوزههایسیگنالانحصاریکاربردهایازیکی:زمانیهایسری-3
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403نقاط ضعف سیگنال های حوزه ی زمان
استشدیدزمانحوزههایسیگنالاغلبدرنویزتاثیر:نویزیمساله.
اطالعاتوهستندمغشوشمعموالزمانیهایسیگنال:اطالعاتشفافارائهعدم.کنندنمیارائهدقیقی
یگنالسیکفرکانسیمحتوایمورددرتوضیحیهیچفرکانسیمحتوایبودنپنهان.دهندنمی
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3 فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403پردازش سیگنال در حوزه فرکانس
حاملیگنالسکهاطالعاتیتمامیتواندنمیتنهاییبهامااست،مفیداگرچهزمانیشفافیتکهاستبدیهی
.دهدقرارکاربراختیاردرراآنهاست
.داردبردررانیازموردوضروریاطالعاتسیگنالیکفرکانسیمحتوایمواردبرخیدر
راینماشوضعیتازسودمندیومهمبسیاراطالعاتارتعاشاتوآکوستیکهایسیگنالاگرچههمچنین
.داردوجوداآنهدرنیزفراوانیهاینوفهبلکهشوندنمیشاملراعیوبسیگنالتنهاآنهااماکنند،میحمل
واجهمجدیمشکالتبارامستقیمصورتبهعیبتشخیصزمانحوزههایسیگنالدرهانوفهاینوجود
رکانسف-زمانیافرکانسحوزهبهزمانیحوزهازهاسیگنالکهاستآننیازمندمشکلاینحل.کندمی
آورددستبهآنهاازنیزسودمندتریاطالعاتبتواننوفه،حذفبرعالوهتایابندانتقال
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
کهتاسفرکانسیدارایباشد،داشتهایلحظهتغییراتزمانطولدرکهمتغیرهرریاضیاتمنظراز.دهدمینشانراآنتغییراتنرخ
هایدادهزاکهتعریفیبهتوجهبا.استمتغیریکتغییراتنرخیدندهنشانفرکانسمفهومیعنیایصداییهایسیگنالکهدریافتتوانمیوضوحبهشد،ارائهگذشتهصفحاتدرشکلموجی
رکانسفهمانیاتغییراتنرخدارایالزاماهستند،تغییراتدارایزمانطولدرآنکهعلتبهارتعاشی.باشندمینیزکهراچاستبرخوردارایویژهاهمیتازهاسیگنالاینفرکانسیافتنوضعیتپایشکاربردهایدردستهببرایکهاستبدیهی.باشدعیوببندیطبقهوتشخیصدرکارآمدبسیارابزاریتواندمی
فوریهیعسرتبدیلهمانابزاراینکهداریمنیازنیرومندیمحاسباتیابزاریبههافرکانساینآوردن.است
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
یمجموعصورتبهتوانمیرامتناوبتابعهرکهدادنشانفوریهجوزفمیالدینوزدهقرندر
.کردبازنویسیکسینوسوسینوسیپایهتوابعازنامتناهی
بهفوریهلتبدیعنوانباوکردپیداتعمیمریاضیپریودیکتوابعتمامیبهقانوناینبعدها
.کردتثبیتریاضیمحاسباتدرراخودجایتوابعتبدیالتدرنیرومندابزاریعنوان
شکلروشاین.استفرکانسیحوزههایروشمیاندرتکنیکترینرایجفوریهسریعتبدیل
فوریهتبدیل.استایرایانهکاربردهایبرایفوریهپیوستهتبدیلییافتهتعمیموشدهاستاندارد
:گرددمیتعریفزیریمعادلهبا
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
کردبیانرامثلثاتیایپایهتوابعصورتبهتوانمیرامتناوبیتابعهر
تناوبدوره:مثلثاتیتوابعشاخصتریناساسی
یابندمیانتقالفرکانسیحوزهبهزمانحوزهدرارتعاشیهایسیگنال
باشدمیفوریهسریعتبدیلزمینهایندرروشترینرایج
گرددمیاستخراجسیگنالیکارتعاشیغالبهایفرکانسترتیببدین
:آنالیز فرکانس های غالب سیگنال
یافتن مولفه های مهم یک سیگنال
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403کاربردهای پردازش سیگنال در حوزه ی فرکانس
انتقال سیگنال ها از حوزه ی زمان به حوزه ی فرکانس
50 100 150 200 250
0
0.05
0.1
0.15
0.2
Frequency (Hz)
Spectru
m
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
time (secound)
Ampli
tude فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
FFTفرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403روش اصلی پردازش سیگنال در حوزه ی فرکانس:سریع فوریهتبدیل
Fast Fourier Transform (FFT)
( ) ( ) , : 2jwtX f x t e dt when w f
Spectrumمقادیر
FFTها در تبدیل yمحور زمانیحوزهسیگنال
:فرمول تبدیل پیوسته ی فوریه
پارامتر مختلط(تولید کننده توابع متناوب)
فرکانس
.ها مقادیر اسپکتروم هستند yها فرکانس های غالب و محور Xمحور FFTدر نمودار . باشند را یک فرکانس غالب می نامند( پیک)هر فرکانسی که مقادیر اسپکتروم آن دارای قله
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
فرمولایندرtوfوهستندفرکانسوزمانترتیببهX(f)سیگنالیفوریهتبدیل.باشدمیx(t)زمانی
نماییلهجمیکدرزمانسیگنالابتدافوریهتبدیلدرکهیابیممیدرفرمولدردقتباانتگرالزمانحسببرحاصلضرباینازسپسوشدهضربfثابتفرکانسبامختلط
سمتکهحالیدرداردفرکانسیماهیتمعادلهاینچپسمتکهآنجااز.گیریممیfقادیرمتمامیبرایانتگرالاینبایدلذادارد،زمانیماهیتی(انتگرالحاصل)آنراست
.گرددمحاسبهمقدارهردرfسیگنالگوییمباشد،بزرگعددیانتگرالحاصلکهxمولفهیکدارای
fمقدارگوییمباشدکوچکمقداراینکهصورتیدر.داردfفرکانسدرفرکانسیغالب
.نیستxسیگنالدرغالبفرکانسیمولفه
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
:استمهممفهومیدارایفرمولدرفوریهتبدیلانتگرالحدودواستمهمغالبفرکانسیمولفهیافتنتبدیلایندرکهمعناستبدینزماندامنهتمامیدرگیریانتگرال
به.دباشنمیپذیرامکانآنتعییناصوالونیستاهمیتدارایابدادهدمیرخکجادرفرکانسایناینکهزمانییازهبازاطالعاتیهیچوشودمیردیاتاییدفرکانسیکبودنغالبتنهافوریهتبدیلدربهترعبارت
.دهدنمیقرارمااختیاردردهدمیرخآندرغالبفرکانسکه
سیگنالدرسیفرکانشفافیتکههمانطوراست،صفرفوریهپیوستهتبدیلدرزمانیشفافیتکهگفتبایدآنالیزدرهکچرا.رودمیشماربهفوریهتبدیلبرایبزرگنقصیکنیزاینکهاستبدیهی.استصفرزمانی
تحلیلبهدرقاواستعاجزآنهابینتمایزازعمالتکنیکاینهستند،متغیرفرکانسدارایکههاییسیگنال.نیستآنها
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
Power Spectral Density (PSD)
:منظوربهFFTهایسیگنالرویبرثانویهپردازشی
نویزهایفرکانسحذفوکاهش
اصلیهایفرکانستردقیقتمییز
2( ( ))FFT yPSD
f
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403 مقایسه یFFT وPSD
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45000
0.05
0.1
0.15
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5x 10
-5
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403 مقایسه یFFT وPSD
500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 7000
0.05
0.1
0.15
500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 7000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5x 10
-5
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
:دو نقص بزرگ تبدیل سریع فوریه
گذراوناپایدارهایسیگنالپردازشدرناتوانی-1ریعستبدیل.هستندمتفاوتغالبهایفرکانسدارایمختلف،لحظاتدرهاسیگنالاغلبتاهایتنبیمنفیازفوریهتبدیلگیریانتگرالیبازه.استناتوانآنهاپردازشدرفوریهمیخرکوتاهیلحظهیکدرکهغالبیهایفرکانستشخیصازلذا.استنهایتبیمثبت.استعاجزدهند
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
لحظهکیدرغالبفرکانسیکسیکل،هردرپیوستهزمانیسیگنالیکدرکهکنیدفرضدر.اشدبنداشتهوجوددیگریغالبفرکانسمقادیرسیگنالطولتمامدراماشودظاهرکوتاه
اچیزینعددگیریانتگرالحدودکلبامقایسهدرغالبفرکانسمقدارکهآنجاازشرایطاین.دباشنمینیزمدتکوتاهغالبفرکانسآنتشخیصبهقادرعمالفوریهتبدیلاست،
ولطتمامدرسیگنال،ایندر.نموداشارهقلبضربانسیگنالبهتوانمیمثالعنوانبهبارتعاشایککوتاهلحظهیکدروداردوجودکمبسیارفرکانسباپایهارتعاشیکسیگنالغالبهایسفرکانشناساییبرایشانسیفوریهتبدیلشرایطایندر.استغالبباالفرکانس
وستندهمعروفناپایدارهایسیگنالبههاسیگنالاین.نداردیکدیگرازآنهاتمایزوقلبدرباشندمیدستازیندارندوجودصنعتیکاربردهایدرکههاییسیگنالازبسیاری
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
سیگنالطولتمامدرسیگنال،ایندر.نموداشارهقلبضربانسیگنالبهتوانمیمثالعنوانبهباالرکانسفباارتعاشیککوتاهلحظهیکدروداردوجودکمبسیارفرکانسباپایهارتعاشیک
تمایزوبقلدرغالبهایفرکانسشناساییبرایشانسیفوریهتبدیلشرایطایندر.استغالبمامیتتقریباوهستندمعروفناپایدارهایسیگنالبههاسیگنالاین.نداردیکدیگرازآنها
.باشندمیدستازیندارندوجودصنعتیکاربردهایدرکههاییسیگنالیابییبعدرروشترینرایجموجک،تبدیلمعرفیازپیشتافرکانسیحوزهدرسیگنالپردازشعنوانبهواندندادهدستازراخوداهمیتنیزامروزههاروشاین.رفتمیشماربههاماشین-اشینمیابیعیبوپایدارهایسیگنالپردازشدرکممحاسباتباهمراهسریعونیرومندروشی
.دارندقرارتوجهموردنیزپیچیدهنسبتاتاسادههای
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
شفافیت زمانی مطلقا صفر-2
بدیلتواقعدر.کندنمیارائهغالبفرکانسدادنرخزمانمورددراطالعاتیهیچفوریهتبدیل
ظهارادهد،میرخکجاپدیدهآناینکهمورددراماکند،میتاییدراپدیدهیکدادنرخفوریه
(داردضعفتخمینوبینیپیشدر).کندنمینظری فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
منطقه ی یک منطقه ی دو منطقه ی سه منطقه ی چهار
فرکانس غالب منطقه ی یک
فرکانس غالب منطقه ی دو
فرکانس غالب منطقه ی چهارفرکانس غالب منطقه ی سه؟؟
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
یارائههبقادرتنهاییبهیکهیچزمانیوفرکانسیهایتحلیلشدگفتهکههمانگونه،داردهمراهبهخودباکهارزشمندیهایدادهاستخراجوسیگنالیکازدقیقاطالعات
نیلمنظورهبسیگنالیکشفافیتیچندتحلیلبرایروشیتااستالزمروازین.نیست.شودگرفتهکاربهفرکانسیوزمانیشفافیتبههمزمان
فرکانس-سیگنال های حوزه ی زمان
:شفافیتیچندسیگنالپردازشدراصلیایدهسیگنالیکدرفرکانسیوزمانیشفافیتتجمیعهمزمانصورتبهخامسیگنالیکازفرکانسوزمانیهایویژگیاستخراجامکان
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403فرکانس-سیگنال های حوزه ی زمان
:مهم ترین مزایا
سیگنالیکزمانیوفرکانسیاطالعاتبههمزماندسترسی
ناپایدارهایسیگنالپردازشتوانایی
مختلففرکانسیباندهایبهدسترسیامکان
زودگذرباالیفرکانسهایبخشتشخیصتوانایی
موثرترکاویدادهیمرحلهاجرایامکان
پنجره بندی سیگنال هاکلید پردازش سیگنال چند شفافیتی
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403Short Time Fourier Transform (STFT)
:ایده ی اصلیمودیک سیگنال را به سیگنال هایی آنقدر کوچک می شکنیم که بتوان آن را پایدار فرض ن
. پردازیمهای غالب در هر جزء از سیگنال مادر میسپس با اعمال تبدیل فوریه به یافتن فرکانس
( ( )) ( ) ( )f
u
jwtSTFT x t x t g t u e dt
تابع پنجره بندی سیگنال
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
ازکههمانگونه.استپنجرهطولهمانیازمانیمتغیرuوفرکانسیمتغیرfفرمولایندرازقبلکهتفاوتاینبااستفوریهتبدیلهمانواقعدرکوتاهزمانفوریهتبدیل،پیداستمعادله
ابتدازمانیتابعبعدمرحلهدر.استشدهضربgپنجرهتابعیکدرسیگنالتابعگیری،انتگرالمفهومهببیشترتوجهبا.گرددمیاعمالآنرویفوریهانتگرالدوبارهویابدمیانتقالuاندازهبهوزمانازتابعیوبعدیدوتبدیلاینخروجیکهیابیممیدرکوتاهزمانفوریهتبدیلمعادلهو
باندچهسیگنال،اززمانییبازهچهدرکهبگوییمتوانیممیماصورتبدین.استفرکانس.استغالبفرکانسی(محدوده)
مانیزاطالعاتنوعیبهدارند،زمانیماهیتهابازهدانیممیاینکهبهتوجهباوترتیببدین.ایمکردهکسبآنفرکانسیاطالعاتبرعالوههمراسیگنال
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
کاملشفافیتعاملواقعدر.شودتلقیاهمیتبینبایدقبلیجملهدر"باند"یواژهانتخاببدیلتدرکهحالیدراستبودهزمانطولتمامدرگیریانتگرالفوریه،تبدیلدرفرکانسی
فوریهتبدیلدرپس.استشدهمحدودانتخابیپنجرهطولبهعمالحدوداینکوتاهزمانفوریهچهدرانسیفرکباندچهگفتتوانمیتنهابلکهندارد،وجودکاملفرکانسیشفافیتکوتاهزمان.استغالبزمانییبازه
در.دادیرتغیرافرکانسیازمانمتغیرهایازهریکشفافیتمیزانتوانمیپنجرهطولتغییرباووریهفپیوستهتبدیلسمتبهتبدیلاینخروجیباشدزیادترپنجرهطولکههرچقدرواقع
سمتبهخروجیشود،اختیارکمترپنجرهطولهرچهوکندمیحرکتفرکانسیبیشترشفافیت.کندمیمیلکمترفرکانسیتبعبهوبیشترزمانیشفافیت
وطولعنیی.استبرابرهمبادقیقافرکانسیوزمانیشفافیتکوتاه،زمانفوریهتبدیلروشدر.استمساوییکدیگربافرکانس-زمانصفحهدرهاسیگنالبندیپنجرهعرض
فرادرس
FaraDars.org
پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب
faradars.org/fvspm9403
این اسالید ها بر مبنای نکات مطرح شده در فرادرسآموزش کاربردهای پردازش سیگنال های صدا و ارتعاشات »
« متلبسامانه های مکانیکی و زیستی در در .تهیه شده است
.یدنمایلینک زیر مراجعه برای کسب اطالعات بیشتر در مورد این آموزش به
faradars.org/fvspm9403
فرادرس
FaraDars.org