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【matlab版】如何估算波形信号的幅值、频率与相位

article 2024/11/5 10:50:34

1. 幅值 (A_init)

幅值的估算是通过信号的最大值和最小值来计算的。具体计算方法如下：

A_init = (max(signal) - min(signal)) / 2;

max(signal)：获取信号的最大值。
min(signal)：获取信号的最小值。
(max(signal) - min(signal)) / 2：通过最大值和最小值的差的一半来估算幅值。这种方法假设信号是中心对称的，适用于正弦波等周期性信号。

2. 频率 (f_init)

频率的估算是通过查找信号中的峰值并计算相邻峰值之间的平均时间差来实现的。具体计算方法如下：

[~, locs] = findpeaks(signal);  % 查找峰值位置
if length(locs) > 1
    T_init = mean(diff(time(locs)));  % 平均周期估计
else
    T_init = 0.1;  % 设置一个默认值，避免找不到峰值
end
f_init = 1 / T_init;  % 频率估计

findpeaks(signal)：查找信号中的峰值位置，并返回其索引 locs。
diff(time(locs))：计算相邻峰值之间的时间差，从而得到周期的估计。
mean(...)：如果找到了多个峰值，计算这些周期的平均值 T_init。这将提供一个更准确的周期估算。
f_init = 1 / T_init：频率是周期的倒数，因此通过周期估算频率。

3. 相位 (phi_init)

相位的估算是通过第一个峰值的值和幅值来实现的。具体计算方法如下：

if ~isempty(locs)
    first_peak_time = time(locs(1)); 
    first_peak_value = signal(locs(1));
    phi_init = asin(first_peak_value / A_init);  % 使用 arcsin 估算相位
else
    phi_init = 0;  % 如果没有峰值，设置相位为0
end

if ~isempty(locs)：检查是否找到了峰值。
first_peak_value = signal(locs(1))：获取第一个峰值的信号值。
asin(first_peak_value / A_init)：使用 asin 函数计算相位。这里假设信号的幅值为 A_init，因此通过获取第一个峰值与幅值的比例来估算相位。此方法适用于正弦信号，因为在正弦波的最大值点，相位为 π/2。