Scipy 频谱图所需的参数

Question

给定一个 40 Hz 的非平稳信号，总共有 4800 个样本，我想生成一个具有适当参数的频谱图，我想知道如何最好地设置 scipy.signal.spectrogram 中的参数以使用window 5 秒和 2.5 秒重叠。

以下是否正确？

f, t, Sxx = signal.spectrogram(trace.data, fs=40, nperseg=200, window=('hamming'), noverlap=100)

如果我使用不同的 windowing 技术，即需要宽度的 slepian，我会感到有些困惑。 slepian window 和 nperseg 参数使用的宽度有什么区别？另外，应用零填充 (nfft) 有什么好处？

谢谢。

Answer 1

参数化似乎是正确的，假设使用 40 Hz 信号 你的意思是一个以每秒 40 个样本的速率记录的信号。

nfft 零填充的效果是使频谱更平滑，它可以通过使 FFT 长度达到一个好的值来帮助提高计算性能（小素数的倍数，例如 2 的幂通常有效嗯）。

宽度window和nperseg的区别在于，宽度决定了window的形状，nperseg是window的样本数包含。例如，您可以有一个包含许多样本的 window，但如果大多数样本接近于零，则 有效 window 长度 会更短。

我想这最好用图片来说明：

使用相同数量的样本，您可以得到更宽或更窄的 window，而样本数量基本上只决定 window 形状的分辨率。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.signal import windows as wnd

i = 0
for n in [10, 20]:
    for width in [0.2, 0.9]:
        i += 1
        plt.subplot(2, 2, i)
        plt.stem(wnd.slepian(n, width))

        plt.title('n={}, width={}'.format(n, width))
plt.tight_layout()
plt.show()

Scipy 频谱图所需的参数

Parameters required for Scipy Spectrogram

python

scipy

spectrogram