spectralKurtosis
Спектральный эксцесс для сигналов и спектрограмм.
| Библиотека |
|
Синтаксис
Вызов функции
-
kurtosis,spread,centroid = spectralKurtosis(x,f,Name,Value)— задает дополнительные параметры с использованием одного или нескольких аргументов типа «имя-значение». Например, можно указать окно, применяемое для входных данных во временной области, величину перекрытия между соседними окнами и тип спектра, используемого для входных данных в частотной области.
-
spectralKurtosis(___;out=:plot)— строит график спектрального эксцесса.-
Если входной сигнал находится во временной области, график спектрального эксцесса строится в зависимости от времени.
-
Если входной сигнал находится в частотной области, график спектрального эксцесса строится в зависимости от номера кадра.
-
Аргументы
Входные аргументы
#
f —
частота дискретизации или вектор частот
скаляр | вектор
Details
Частота дискретизации или вектор частот в Гц, заданные как числовой скаляр или вектор. Интерпретация x функцией зависит от формы f:
-
Если
f— числовой скаляр, функцияspectralKurtosisинтерпретируетxкак сигнал во временной области, аf— как частоту дискретизации. В этом случаеxдолжен быть вещественным вектором или матрицей. Еслиx— матрица,spectralKurtosisинтерпретирует столбцы как отдельные каналы. -
Если
f— вектор, функцияspectralKurtosisинтерпретируетxкак сигнал в частотной области, аf— как вектор частот в Гц, соответствующий строкамx. В этом случаеxдолжен быть вещественным массивом размером , где — количество спектральных значений на заданных частотахf, — количество отдельных спектров, а — количество каналов.Количество строк в
xдолжно быть равно количеству элементовf.
| Типы данных |
|
Входные аргументы «имя-значение»
Укажите необязательные пары аргументов в виде Name,Value, где Name — имя аргумента, а Value — соответствующее значение. Аргументы типа «имя-значение» должны располагаться после других аргументов, но порядок пар не имеет значения.
Используйте запятые для разделения имени и значения, а Name заключите в кавычки.
Следующие аргументы типа «имя-значение» применяются, если x — сигнал во временной области.
|
#
Window —
окно, применяемое во временной области
rectwin(round(f*0.03)) (по умолчанию) | вектор
Details
Окно, применяемое во временной области, заданное как вещественный вектор. Количество элементов вектора должно находиться в диапазоне [1,size(x,1)]. Количество элементов вектора также должно быть больше OverlapLength. Если аргумент Window не задан, функция spectralKurtosis использует длину окна, которая разбивает x на восемь перекрывающихся сегментов.
| Типы данных |
|
#
OverlapLength —
количество отсчетов, перекрывающихся между соседними окнами
round(f*0.02) (по умолчанию) | неотрицательный целочисленный скаляр
Details
Количество отсчетов, перекрывающихся между соседними окнами, заданное как целое число в диапазоне [0,size(Window,1)). Если аргумент OverlapLength не задан, функция spectralKurtosis использует значение, которое обеспечивает 50%-е перекрытие между сегментами.
| Типы данных |
|
#
FFTLength —
количество элементов в ДПФ
numel(Window) (по умолчанию) | положительный целочисленный скаляр
Details
Количество элементов, используемых для вычисления ДПФ оконных входных выборок, заданное как положительный целочисленный скаляр. Если аргумент не задан, FFTLength по умолчанию равен количеству элементов в Window.
| Типы данных |
|
#
SpectrumType —
тип спектра
"power" (по умолчанию) | "magnitude"
Details
Тип спектра, заданный как "power" или "magnitude":
-
"power"— спектральный эксцесс рассчитывается для одностороннего спектра мощности; -
"magnitude"— спектральный эксцесс рассчитывается для одностороннего амплитудного спектра.
| Типы данных |
|
#
out —
тип выходных данных
:data (по умолчанию) | :plot
Details
Тип выходных данных:
-
:data— функция возвращает данные; -
:plot— функция возвращает график.
Дополнительно
Спектральный эксцесс
Details
Спектральный эксцесс (СЭ) — это статистический инструмент, позволяющий выявлять и точно определять нестационарное или негауссовское поведение в частотной области, учитывая:
-
малые значения на частотах, где присутствует только стационарный гауссовский шум;
-
высокие положительные значения на частотах, где происходят переходные процессы.
Эта возможность делает СЭ мощным инструментом для обнаружения и извлечения сигналов, связанных с неисправностями во вращающихся механических системах. Сам по себе СЭ может выявлять особенности или условные индикаторы для обнаружения и классификации неисправностей. В качестве предварительной обработки для других инструментов, таких как анализ огибающей, СЭ может предоставлять ключевые входные данные, такие как оптимальная полоса [1], [2].
Спектральный эксцесс сигнала можно вычислить на основе кратковременного преобразования Фурье (КВПФ) сигнала, :
где — оконная функция, используемая в КВПФ.
Литература
-
Antoni, J. «The Spectral Kurtosis: A Useful Tool for Characterising Non-Stationary Signals.» Mechanical Systems and Signal Processing. Vol. 20, Issue 2, 2006, pp. 282–307.
-
Antoni, J., and R. B. Randall. «The Spectral Kurtosis: Application to the Vibratory Surveillance and Diagnostics of Rotating Machines.» Mechanical Systems and Signal Processing. Vol. 20, Issue 2, 2006, pp. 308–331.
-
Peeters, G. «A Large Set of Audio Features for Sound Description (Similarity and ClassiDcation) in the CUIDADO Project.» Technical Report; IRCAM: Paris, France, 2004.