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FFT-Analyse Messdaten
 

TheFinger
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     Beitrag Verfasst am: 31.01.2013, 13:13     Titel: FFT-Analyse Messdaten
  Antworten mit Zitat      
Hallo zusammen,

ich habe Messdaten (Spalte 1 ist Zeit, Spalte 2 ist Geschwindigkeit). Der Messwert ist nicht konstant über die Zeit und ich möchte raus finden ob es sich um Rauschen, Schwankung oder Turbulenz oder was auch immer handelt. Hierfür dachte ich an FFT, was in Matlab eingebaut ist.
Leider verstehe ich nicht wie ich daraus folgende Daten extrahiern kann:
- im Signal vorkommende Frenquenzen.
- einzelne Amplitude zu diesen Frequenzen. bzw. wie oft die Frequenzen auftreten.

Ich habe dazu das geschrieben:

Code:

fs = 100;                    % Sample frequency (Hz)
fn = fs/2;                   % Nyquistfrequenz
t=Geschw(:,1);           % Time vector
x=u;
m =length(x);             % Window length
n = pow2(nextpow2(m)-1);       % gewünschte FFT-Länge (n=2^x,)
y=fft(x,n);                
 


Eine Beispieldatei meine Messdaten habe ich angehängt.
Ich wäre sehr dankbar, wenn jemand mir helfen würde zu verstehen wie das funktioniert und das zu progammieren

Viele Grüße
Miriam

Daten_.xls
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DSP
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     Beitrag Verfasst am: 31.01.2013, 13:20     Titel:
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Hallo,

es gibt hier unzählige Beiträge zu diesem Thema, wo dir mit Sicherheit schon ein fast fertiger Code dazu geliefert wird. Ich empfehle dir erstmal dieses Skript hier:

http://www.gomatlab.de/fft-umfassendes-beispiel-t777.html

Damit kannst du dir erstmal das Frequenzspektrum richtig darstellen. Außerdem musst du noch deine Daten aus dem xls file einlesen um sie in Matlab verwenden zu können. Auch dazu gibt es sehr viele Beträge, u.a. mit dem Befehl
Code:


Als letztes kommt dann die Analyse deines Frequenzspektrums...aber dazu solltest du erst Fragen stellen, wenn du einen vernüftigen Plot deines Frequenzspektrums hier angehängt hast. Das macht die Hilfe deutlich einfacher.
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TheFinger
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     Beitrag Verfasst am: 31.01.2013, 14:08     Titel:
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Hallo DSP,

es ist ein Missverständnis passiert. Ich kann meine Daten mit xlsread schon importieren und darstellen. Es hackt bei mir nur an FFt. Ich habe den link schon vor meinem Beitrag gesehen und gelesen. Aber ich habe trotzdem nicht verstanden wie ich das auf meinem Fall anwende. Ich verstehe nicht wie ich aus der fft-Funktion von Matlab die Frequenzen, die in meinem Signal vohanden sind und deren Häufigkeit extrahieren kann.

trotdem vielen Dank!

Test_FFT.m
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DSP
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     Beitrag Verfasst am: 31.01.2013, 14:25     Titel:
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Ok...aber in deinem Code fehlt doch vollkommen die Darstellung des Spektrums. Das ist ganz klar in den Skript beschrieben.

Code:

fs = 100;                    % Sample frequency (Hz)
fn = fs/2;                   % Nyquistfrequenz
t=Geschw(:,1);           % Time vector
x=u;
m =length(x);             % Window length
n = pow2(nextpow2(m)-1);       % gewünschte FFT-Länge (n=2^x,)
y=fft(x,n);
 


Code:

df = fs/n; % diskrete Frequenzschrittweite = Auflösung des Spektrums
f = 0:df:fn; % Frequenzvektor in Hz nur positiver Freq.-bereich

% Nun nur den positiven Frequenzbereich verwenden, Betrag bilden und Magnitude richtig skalieren
k = (n/2) + 1;

%   Betrag - nur positives Freq.spektrum  
Fy_pos0 = abs(y(1:k));
 
%   Skalierung  
mag = [Fy_pos0(1)/n ;Fy_pos0(2:k-1)/(n/2);Fy_pos0(k)/n];

% Umrechnung in dB falls erwünscht
mag_dB = 20*log10(mag + eps); % eps = kleine Konstante zur Vermeidung von log(0)
 


Hiermit hast du nun den Frequenzvektor, wobei die FFT zu jeder diskreten Frequenz in f den jeweiligen Real- und Imaginärteil berechnet. Daraus bildet man den Betrag = Magnitude. Nun könntest du mag der Größe nach sortieren:

Code:

[wert, index] = sort(mag,'descend'); % Amplitude sortiert, beginnend mit der Höchsten
freq_sort = f(index); % hier steht nun in z.B. freq_sort(1) die Frequenz, welche die höchste Amplitude hat
 


Wenn das nicht passt, musst du mal genauer beschreiben, was du analysieren möchtest. Wie gesagt, ein Bild des Frequenzspektrums wäre sehr hilfreich. Ganz einfach mit...

Code:
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TheFinger
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     Beitrag Verfasst am: 05.02.2013, 09:28     Titel:
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das hat geholfen! vielen Dank! Noch eine Frage wie bestimmt man die Häufigkeit mit der die Frequenzen auftreten. Die mAmplitude gibt ja im Grunde genommen nur wie stark die Frenquenz auftritt. Wie bekomme ich die Häufigeit einer Frequenz in meinem Signal?
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DSP
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     Beitrag Verfasst am: 05.02.2013, 09:57     Titel:
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Was meinst du mit Häufigkeit genau? Jede Frequenz tritt in dem Spektrum nur 1 mal auf. Sollten in deinem Signal z.B. mehrere Sinus der gleichen Frequenz enthalten sein, addiert sich deren Amplitude.

Code:

% siehe Beispiel
T=0:0.001:1;
f = 100; % Frequenz des Sinus = 100 Hz
x1 = sin(2*pi*f * T);
x2 = 10*sin(2*pi*f * T);
y = x1 + x2; % beide Sinus werden addiert
plot(T,x1,T,y);
 


y stellt die FFT dann dar...sie kann hier aber nicht unterscheiden, ob das aus zwei Signalen gleicher Frequenz zusammengesetzt worden ist. Wie ich schon sagt...jede diskrete Frequenz aus dem Vektor f wird untersucht und kommt dann auch nur einmal vor. In so fern ist die doch für jede Frequenz gleich, bzw. wenn die Amplitude = 0 ist, kommt die Frequenz in dem Signal nicht vor.
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