Offset in FFT von Kraftsignal

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2Bueffelherden

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Verfasst am: 30.09.2015, 15:12 Titel: Offset in FFT von Kraftsignal

Hi Leute,

ich habe schon die SuFu bemüht, leider ohne Erfolg.

Ich habe zwei Signale, die eigentlich das selbe beschreiben sollten und an sich auch tun. Einmal ein durch einen Kraftsensor aufgenommenes Kraftsignal, einmal ein durch ein Laserdopplervibrometer erstelltes (Verfahren: Geschwindigkeitssignal --> differenzieren --> Beschleunigungssignal -->*Masse = Kraft).

Im Zeitbereich sehen diese auch sehr gut (extrem ähnlich) aus, im Frequenzbereich hat aber das Kraftsignal aus dem Vibrometer eine Art Offset. Im Verhältnis zur maximalen Amplutude gering, aber trotzdem stört es mich. Kann mir keinen Reim darauf machen...

Ich habe noch zwei Bilder zur Verdeutlichung angehängt, einmal in der Totalen, einmal gezoomed, damit man den Offset besser sieht...

Danke auf jeden Fall schonmal!!
Cheers!

MATLAB Code:

Code:

Fs=25000 ; % Abtastrate
L=71000; % Signallänge
NFFT = 2^nextpow2(L); %naechste 2er potenz der laenge des signals
Y = fft(V,NFFT)/L;
f = Fs/2*linspace(0,1,NFFT/2+1);
figure; plot(f,2*abs(Y(1:NFFT/2+1)))
title('Amplitudenspektrum von Vibrometer und Kraftsensor')
xlabel('Frequenz [Hz]')
ylabel('|Amplutude|')
NY = fft(K,NFFT)/L;
hold on; plot(f,2*abs(NY(1:NFFT/2+1)),'r'); hold off;
legend ('Vibrometer', 'Kraftsensor')

Funktion ohne Link?

edit winkow: anstatt matlab code drüber zu schreiben solltest du einfach die code umgebung benutzen ^^

Offset Vibrometer.JPG

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Offset Vibrometer max Amplitude.JPG

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DSP

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Verfasst am: 30.09.2015, 15:32 Titel:

Möglicherweise kommt das durch das Zeropadding. Da du hier die Signallänge änderst

Code:

NFFT = 2^nextpow2(L); %naechste 2er potenz der laenge des signals

Funktion ohne Link?

werden NFFT - L Nullen automatisch an das Signal durch die Funktion fft angefügt.

Mach mal bitte den Vergleich ohne zeropadding, also

Code:

Y = fft(V,L)/L;

Funktion ohne Link?

Die Skalierung deiner Amplitude ist auch nicht ganz richtig.

Code:

Y = fft(V,L);
Fy_pos0 = abs(Y(1:(L/2)+1));
mag = [Fy_pos0(1)/L ;Fy_pos0(2:(L/2)-1)/(L/2);Fy_pos0(end)/L]
plot(f,mag)

Funktion ohne Link?

DSP

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Verfasst am: 03.10.2015, 09:51 Titel:

Hallo,

es wäre wirklich nett wenn du mal Feedback geben könntest ob es tatsächlich an zeropadding liegt. Ich habe hier im Forum noch Hilfestellung in einem anderen Thread gegeben, wo ich auf ein ähnliches Problem gestoßen bin und somit eine Bestätigung/Verneinung meiner Annahme nutzlich sein kann.

Gruß DSP

2Bueffelherden

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Verfasst am: 07.10.2015, 19:01 Titel:

sorry, gucke gerade erst wieder rein..! Sad

nein, das offset liegt leider nicht am zeropadding. der veränderte code andert daran nichts.
mittlerweile denke ich fast, dass das vibrometer ein sehr breitbandiges und konstantes(amplitude) rauschen aufm dem kompletten signal hat.

du hast mir aber trotzem sehr weitergeholfen! durch das weglassen des zeropadding habe ich einen deutlich schlankeren graphen, was das interpretieren extrem erleichtert!! Smile

VIELEN DANK!!

Epfi

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Verfasst am: 07.10.2015, 20:12 Titel:

Kannst Du eine Referenzmessung ohne Anregung machen? Also einfach das stillstehende System vermessen... Da müsste das Rauschen dann ja auch sichtbar sein. Aber so gleichmäßig und so breitbandig ist schon echt komisch. Würde mich wundern, wenn Du das mit einer Referenzmessung rekonstruieren kannst. Wenn dieser Offset wirklich aus dem Vibrometer kommt, ruf mal beim Hersteller an, dass das da nicht sein soll - die Dinger sind so teuer, da soll sowas nicht passieren ;-)

2Bueffelherden

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Verfasst am: 19.10.2015, 21:59 Titel:

Eine Referenzmessung ist leider schwierig, da die Messungen eigentlich abgeschlossen sind und ich an die Anlagen nicht mehr ran komme... Sad

ABER: (falls noch jemand Interesse hat)
Ich glaube, ich habe es "gelöst" und es war ein ziemlicher Anfängerfehler:
Ich habe mein Signal vorab auf 2^X Länge gekürzt (praktisch ohne Aussagekraftverlust) und das Offset ist mehr oder weniger weg. Die Aussage der DFT bleibt ehrlich gesagt praktisch die gleiche, aber es sieht einfach besser aus... B-) Smile

DSP

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Verfasst am: 20.10.2015, 17:49 Titel:

Ehrlich gesagt kommt mir deine "Lösung" etwas spanisch vor. Warum sollte es ein Anfängerfehler sein, wenn man keine 2er Potenz als Signallänge nimmt und sattdessen alle Messwerte nutzt?

Der Vorteil einer 2er Potenz für nfft liegt nur in der Geschwindigkeit des Algorithmus. Je mehr Messpunkt man hat, desto besser wird doch auch die Frequenzauflösung df = Fs/nfft.

Wenn du durch Kürzen des Signals auf einmal einen geringeren Rauschpegel über alle Frequenzen hast, muss doch der "Offset" in dem Teil liegen den du weglässt.

Du kannst mit einem Spektrogramm neben Magnitude und Frequenz noch eine Zuordnung zur Zeit haben. Bei der FFT spielt es ja keine Rolle ob eine Signalfrequenz über die gesamte Messdauer oder nur einem Intervall vorliegt. Mit dem Spektrogramm kannst dagegen erkennen, zu welchem Zeitpunkt/Intervall eine Signalfrequenz vorliegt.

Epfi

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Verfasst am: 20.10.2015, 18:04 Titel:

Ich tippe darauf, dass der letzte Wert seines Messsignals nicht null ist und entsprechend hinten ein möglicherweise sehr großer Sprung mittransformiert wird. Oder anders gesagt: Fensterung würde wahrscheinlich helfen.


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