کاربردهای پردازش سیگنال های صدا و ارتعاشات در سامانه...

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

:مدرس

مقداد خزایی

دانشجوی دکتری مکانیک بیوسیستم

دانشگاه تربیت مدرس

فرادرسپردازش سیگنال و کاربردهای آن برای مهندسین مکانیک

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403سیگنال چیست؟

باراهسوژیکازحالتییاویژگییکازاطالعاتیکههادادهازپیوستههمبهایمجموعهبه

.گویندمیسیگنالکنند،میحملخود

:بایدسیگنالیک

باشدزمانیترتیبشرطدارای.

باشدشدهتعریفزمانیبازهیکدر.

باشدپیوستهریاضیتابعیک.

.معادل واژه سیگنال در فارسی عالمت است

عالمت ارتعاشی= سیگنال ارتعاشی

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403التعریف ریاضی سیگن

F

t :

I ( I R ) R

t F( t )

S F( t )

زیرIکهباشدداشتهوجودIمانندبازایبازهاگر

داشتهوجودFمانندایرابطهآنگاهباشدRمجموعه

را(استIیبازهعضوکه)tمانندعضوهرکهباشد

.نمایدمرتبطRمجموعهازعضویکبهفقطوفقط

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403تعریف مشاهده ای سیگنال

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403حجم در موتور بنزینی یک سیگنال نیست-نمودار فشار

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403زمان در موتور بنزینی-نمودار فشار

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403انواع داده ها

.هستندریاضیپیوستگیدارایتئورینظرازهاسیگنالتمامی

:شودمیتعریفدادهنوعسهسیگنالیکمقادیرتغییراتنرخوبرداریدادهنوعاساسبر

عددیهایداده

شکلموجیهایداده

بعدیچندهایداده

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm94031-عددیهایداده

:عددیهایداده-1

.تندهسناچیزبسیارتغییراتداراییاثابتمدتمیانوکوتاهزمانیهایبازهدرهادادهاینمقادیر

.کندمیمیلصفربهمدتکوتاهدر(سیگنالمشتق)سیگنالتغییراتنرخ

.شوندمیبررسیوگیریاندازهگسستهصورتبهمقادیراین

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403داده های تجزیه و تحلیل روغن

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403تجزیه و تحلیل سایش و ذرات فرسایشی

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403.سانتیمتر بیشتر می شود3.5سال فاصله ماه از زمین هر

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403 چند بعدیداده های

هستنددادهطیفچنددارایزمانیکدرهادادهنوعاین.

شودمیگفتهنیزبعدیچندهایسیگنالهادادهنوعاینبه.

نرودینبازمفیداطالعاتتاشوندگیریاندازهباال(رزولوشن)شفافیتبابایدهادادهاین. فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403عکس های گرمانگاری

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403 عکس های اشعهX

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403 شکلداده های موجی

استزمانمستقلمتغیر.

استسریعتغییراتدارایزمانبهنسبتوابستهمتغیر.

کندنمیمیلصفربهسیگنالمشتق.

رنهوگپذیردانجاممناسببرداریدادهنرخبابایدشکلموجیهایسیگنالگیریاندازه

.رفتخواهنددستازمهمیاطالعات

:مهمنکتهیکازریبیشتاطالعاتباشد،بیشتربرداریدادهبسامدهرچقدرشکلموجیهایدادگیریاندازهدر

.استترمفیدوگیردمیقراردسترسدرسوژه.استمحاسباتشدندشوارتروهادادهحجمافزایشمشکلتنهازمینهایندر

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403نونش-قضیه نمونه برداری نایکوئیست

استکردهبیانراشکلموجیهایدادهگیریاندازهبرایمناسببرداریدادهنرخمیزانقضیهاین.

پرداختآنرداریبدادهنرخاساسبرسیگنالیکاعتباربررسیبهتوانمینایکوئیستقضیهازاستفادهبا.

هری نایکوئیست

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403یک مثال عینی از اهمیت قضیه نایکوئیست

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

:عتبر است کهبازسازی سیگنال زمانی آنالوگ از روی یک سیگنال دیجیتال اندازه گیری شده هنگامی م.نرخ نمونه برداری دست کم دو برابر فرکانس غالب سیگنال اولیه باشد

انس نرخ داده برداری باید دست کم دو برابر فرکزمانیسیگنالیکاعتبارغالب سیگنال منتشره باشد

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403یک مثال مهم

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403 شکلهای موجی برخی از مهم ترین داده

ارتعاشیهایسیگنال

صداهایسیگنال

صداانتشاراتهایسیگنال

مختلفهایسامانهدمایوفشارمقادیر

.آنچه معموال از آن به عنوان سیگنال یاد می شود، همین داده های موجی شکل هستند.در این محصول تمرکز بر معرفی و تجزیه و تحلیل سیگنال های موجی شکل است

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

یک نمونه سیگنال صدا

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

:تعریف ساده پردازش سیگنالداده های موجی شکل و چند بعدی سیگنال های حوزه زمانروی ثانویه برهای پردازش و تحلیلپردازش سیگنال

دست آوردن اطالعاتی مفید و ضروری است که به هر دلیلی از به .سیگنال اولیه قابل دریافت نیست هدف از پردازش سیگنال

:پردازش سیگنالضرورت های

نویزتاثیرکاهشوحذف

هاسیگنالپنهانمحتوایبهدستیابی

فرکانسیزمانوفرکانسیاطالعاتازاستفاده

موثرترکاویدادهبرایبهترسیگنالیتشکیل

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

پردازش سیگنال چیست؟انواع پردازش سیگنال

ضرورت ها، مزایا و کاربردهای آن

نحوه اندازه گیری مهم ترین داده های موجی شکلانوع حسگرهای مهم

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403پردازش سیگنال در حوزه زمان

کلشموجیهایدادهکهحسگرهاییتوسطشدهتحصیلهایسیگنالتمامیتقریبا(.دهستنزمانیحوزهدرساکنبهابتداکنند،میگیریاندازهرا(ارتعاشاتوصدامانند

ت،اسگیریاندازهموردچیزیچهآنکهازجداسیگنال،هایدرایهکهمعناستبدیناین.هستندزمانیتابعیتدارای

یریگاندازهموردمقداریعنیهستند،زمانیشفافیتدارایتنهازمانیحوزههایسیگنال.کنندمیبیانباالزمانیدقتبارا(دندهجعبهیکارتعاشاتشتابمثال)

دریقادقدندهجعبهیکارتعاشاتشتابپارامترکهگویدمیزمانیحوزهدرسیگنالیک:مثال.استکردهاختیاررامقداریچهزمانی،چه

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403پارامترهای مهم سیگنال های حوزه زمان

Data)برداریدادهینقطه-1 point):شودمیانجامآنهادربرداریدادهکهزمانیماهیتبانقاطیبه.

Sampling)برداریدادهنرخ-2 frequency):گویندمیبرداریدادهنرخثانیههردربرداریدادهنقاطتعدادبه..استشدهگیریاندازهبارچندثانیههردرکهکندمیتعیینبرداریدادهنرخبهترعبارتبه

برداریدادهینقطههردرپارامترهربرایشدهگیریاندازهمقدار:(Amplitude)دامنه-3

زمانیسیگنالیکطولکل:(Time)برداریدادهزمان-5

برداریدادهنقاطکلتعداد:(Length)سیگنالطول-6*L SF T

سیگنالدرپنهانشاخصترینمهمسیگنال،هایمولفهتکرارتناوبدوره:(Frequency)فرکانس-4

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403دو ویژگی مهم سیگنال های زمانی

بیانردرالحظههردرپارامتریکدقیقمیزانزمانیهایسیگنال:زمانیکاملشفافیت

.کنندمی

رکانسیفمحتوایمورددرتوضیحیهیچزمانیهایسیگنال:فرکانسیشفافیتبدون

.دهندنمیسیگنالیک

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403برخی کاربردهای سیگنال های حوزه زمان

ازیکیآنهاندمانوعیببینیپیشوضعیت،پایشیابی،عیب:یابیعیبووضعیتپایش-1استزمانحوزههایسیگنالمهمکاربردهای

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1 فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

.شوندمیگرفتهکاربهزمانحوزههایسیگنالکنترلیکاربردهایاکثردر:کنترل-2

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

.استزمانیحوزههایسیگنالانحصاریکاربردهایازیکی:زمانیهایسری-3

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403نقاط ضعف سیگنال های حوزه ی زمان

استشدیدزمانحوزههایسیگنالاغلبدرنویزتاثیر:نویزیمساله.

اطالعاتوهستندمغشوشمعموالزمانیهایسیگنال:اطالعاتشفافارائهعدم.کنندنمیارائهدقیقی

یگنالسیکفرکانسیمحتوایمورددرتوضیحیهیچفرکانسیمحتوایبودنپنهان.دهندنمی

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3 فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403پردازش سیگنال در حوزه فرکانس

حاملیگنالسکهاطالعاتیتمامیتواندنمیتنهاییبهامااست،مفیداگرچهزمانیشفافیتکهاستبدیهی

.دهدقرارکاربراختیاردرراآنهاست

.داردبردررانیازموردوضروریاطالعاتسیگنالیکفرکانسیمحتوایمواردبرخیدر

راینماشوضعیتازسودمندیومهمبسیاراطالعاتارتعاشاتوآکوستیکهایسیگنالاگرچههمچنین

.داردوجوداآنهدرنیزفراوانیهاینوفهبلکهشوندنمیشاملراعیوبسیگنالتنهاآنهااماکنند،میحمل

واجهمجدیمشکالتبارامستقیمصورتبهعیبتشخیصزمانحوزههایسیگنالدرهانوفهاینوجود

رکانسف-زمانیافرکانسحوزهبهزمانیحوزهازهاسیگنالکهاستآننیازمندمشکلاینحل.کندمی

آورددستبهآنهاازنیزسودمندتریاطالعاتبتواننوفه،حذفبرعالوهتایابندانتقال

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

کهتاسفرکانسیدارایباشد،داشتهایلحظهتغییراتزمانطولدرکهمتغیرهرریاضیاتمنظراز.دهدمینشانراآنتغییراتنرخ

هایدادهزاکهتعریفیبهتوجهبا.استمتغیریکتغییراتنرخیدندهنشانفرکانسمفهومیعنیایصداییهایسیگنالکهدریافتتوانمیوضوحبهشد،ارائهگذشتهصفحاتدرشکلموجی

رکانسفهمانیاتغییراتنرخدارایالزاماهستند،تغییراتدارایزمانطولدرآنکهعلتبهارتعاشی.باشندمینیزکهراچاستبرخوردارایویژهاهمیتازهاسیگنالاینفرکانسیافتنوضعیتپایشکاربردهایدردستهببرایکهاستبدیهی.باشدعیوببندیطبقهوتشخیصدرکارآمدبسیارابزاریتواندمی

فوریهیعسرتبدیلهمانابزاراینکهداریمنیازنیرومندیمحاسباتیابزاریبههافرکانساینآوردن.است

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

یمجموعصورتبهتوانمیرامتناوبتابعهرکهدادنشانفوریهجوزفمیالدینوزدهقرندر

.کردبازنویسیکسینوسوسینوسیپایهتوابعازنامتناهی

بهفوریهلتبدیعنوانباوکردپیداتعمیمریاضیپریودیکتوابعتمامیبهقانوناینبعدها

.کردتثبیتریاضیمحاسباتدرراخودجایتوابعتبدیالتدرنیرومندابزاریعنوان

شکلروشاین.استفرکانسیحوزههایروشمیاندرتکنیکترینرایجفوریهسریعتبدیل

فوریهتبدیل.استایرایانهکاربردهایبرایفوریهپیوستهتبدیلییافتهتعمیموشدهاستاندارد

:گرددمیتعریفزیریمعادلهبا

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

کردبیانرامثلثاتیایپایهتوابعصورتبهتوانمیرامتناوبیتابعهر

تناوبدوره:مثلثاتیتوابعشاخصتریناساسی

یابندمیانتقالفرکانسیحوزهبهزمانحوزهدرارتعاشیهایسیگنال

باشدمیفوریهسریعتبدیلزمینهایندرروشترینرایج

گرددمیاستخراجسیگنالیکارتعاشیغالبهایفرکانسترتیببدین

:آنالیز فرکانس های غالب سیگنال

یافتن مولفه های مهم یک سیگنال

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403کاربردهای پردازش سیگنال در حوزه ی فرکانس

انتقال سیگنال ها از حوزه ی زمان به حوزه ی فرکانس

50 100 150 200 250

0

0.05

0.1

0.15

0.2

Frequency (Hz)

Spectru

m

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

time (secound)

Ampli

tude فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

FFTفرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403روش اصلی پردازش سیگنال در حوزه ی فرکانس:سریع فوریهتبدیل

Fast Fourier Transform (FFT)

( ) ( ) , : 2jwtX f x t e dt when w f

Spectrumمقادیر

FFTها در تبدیل yمحور زمانیحوزهسیگنال

:فرمول تبدیل پیوسته ی فوریه

پارامتر مختلط(تولید کننده توابع متناوب)

فرکانس

.ها مقادیر اسپکتروم هستند yها فرکانس های غالب و محور Xمحور FFTدر نمودار . باشند را یک فرکانس غالب می نامند( پیک)هر فرکانسی که مقادیر اسپکتروم آن دارای قله

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

فرمولایندرtوfوهستندفرکانسوزمانترتیببهX(f)سیگنالیفوریهتبدیل.باشدمیx(t)زمانی

نماییلهجمیکدرزمانسیگنالابتدافوریهتبدیلدرکهیابیممیدرفرمولدردقتباانتگرالزمانحسببرحاصلضرباینازسپسوشدهضربfثابتفرکانسبامختلط

سمتکهحالیدرداردفرکانسیماهیتمعادلهاینچپسمتکهآنجااز.گیریممیfقادیرمتمامیبرایانتگرالاینبایدلذادارد،زمانیماهیتی(انتگرالحاصل)آنراست

.گرددمحاسبهمقدارهردرfسیگنالگوییمباشد،بزرگعددیانتگرالحاصلکهxمولفهیکدارای

fمقدارگوییمباشدکوچکمقداراینکهصورتیدر.داردfفرکانسدرفرکانسیغالب

.نیستxسیگنالدرغالبفرکانسیمولفه

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

:استمهممفهومیدارایفرمولدرفوریهتبدیلانتگرالحدودواستمهمغالبفرکانسیمولفهیافتنتبدیلایندرکهمعناستبدینزماندامنهتمامیدرگیریانتگرال

به.دباشنمیپذیرامکانآنتعییناصوالونیستاهمیتدارایابدادهدمیرخکجادرفرکانسایناینکهزمانییازهبازاطالعاتیهیچوشودمیردیاتاییدفرکانسیکبودنغالبتنهافوریهتبدیلدربهترعبارت

.دهدنمیقرارمااختیاردردهدمیرخآندرغالبفرکانسکه

سیگنالدرسیفرکانشفافیتکههمانطوراست،صفرفوریهپیوستهتبدیلدرزمانیشفافیتکهگفتبایدآنالیزدرهکچرا.رودمیشماربهفوریهتبدیلبرایبزرگنقصیکنیزاینکهاستبدیهی.استصفرزمانی

تحلیلبهدرقاواستعاجزآنهابینتمایزازعمالتکنیکاینهستند،متغیرفرکانسدارایکههاییسیگنال.نیستآنها

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

Power Spectral Density (PSD)

:منظوربهFFTهایسیگنالرویبرثانویهپردازشی

نویزهایفرکانسحذفوکاهش

اصلیهایفرکانستردقیقتمییز

2( ( ))FFT yPSD

f

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403 مقایسه یFFT وPSD

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45000

0.05

0.1

0.15

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45000

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5x 10

-5

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403 مقایسه یFFT وPSD

500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 7000

0.05

0.1

0.15

500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 7000

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5x 10

-5

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

:دو نقص بزرگ تبدیل سریع فوریه

گذراوناپایدارهایسیگنالپردازشدرناتوانی-1ریعستبدیل.هستندمتفاوتغالبهایفرکانسدارایمختلف،لحظاتدرهاسیگنالاغلبتاهایتنبیمنفیازفوریهتبدیلگیریانتگرالیبازه.استناتوانآنهاپردازشدرفوریهمیخرکوتاهیلحظهیکدرکهغالبیهایفرکانستشخیصازلذا.استنهایتبیمثبت.استعاجزدهند

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

لحظهکیدرغالبفرکانسیکسیکل،هردرپیوستهزمانیسیگنالیکدرکهکنیدفرضدر.اشدبنداشتهوجوددیگریغالبفرکانسمقادیرسیگنالطولتمامدراماشودظاهرکوتاه

اچیزینعددگیریانتگرالحدودکلبامقایسهدرغالبفرکانسمقدارکهآنجاازشرایطاین.دباشنمینیزمدتکوتاهغالبفرکانسآنتشخیصبهقادرعمالفوریهتبدیلاست،

ولطتمامدرسیگنال،ایندر.نموداشارهقلبضربانسیگنالبهتوانمیمثالعنوانبهبارتعاشایککوتاهلحظهیکدروداردوجودکمبسیارفرکانسباپایهارتعاشیکسیگنالغالبهایسفرکانشناساییبرایشانسیفوریهتبدیلشرایطایندر.استغالبباالفرکانس

وستندهمعروفناپایدارهایسیگنالبههاسیگنالاین.نداردیکدیگرازآنهاتمایزوقلبدرباشندمیدستازیندارندوجودصنعتیکاربردهایدرکههاییسیگنالازبسیاری

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

سیگنالطولتمامدرسیگنال،ایندر.نموداشارهقلبضربانسیگنالبهتوانمیمثالعنوانبهباالرکانسفباارتعاشیککوتاهلحظهیکدروداردوجودکمبسیارفرکانسباپایهارتعاشیک

تمایزوبقلدرغالبهایفرکانسشناساییبرایشانسیفوریهتبدیلشرایطایندر.استغالبمامیتتقریباوهستندمعروفناپایدارهایسیگنالبههاسیگنالاین.نداردیکدیگرازآنها

.باشندمیدستازیندارندوجودصنعتیکاربردهایدرکههاییسیگنالیابییبعدرروشترینرایجموجک،تبدیلمعرفیازپیشتافرکانسیحوزهدرسیگنالپردازشعنوانبهواندندادهدستازراخوداهمیتنیزامروزههاروشاین.رفتمیشماربههاماشین-اشینمیابیعیبوپایدارهایسیگنالپردازشدرکممحاسباتباهمراهسریعونیرومندروشی

.دارندقرارتوجهموردنیزپیچیدهنسبتاتاسادههای

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

شفافیت زمانی مطلقا صفر-2

بدیلتواقعدر.کندنمیارائهغالبفرکانسدادنرخزمانمورددراطالعاتیهیچفوریهتبدیل

ظهارادهد،میرخکجاپدیدهآناینکهمورددراماکند،میتاییدراپدیدهیکدادنرخفوریه

(داردضعفتخمینوبینیپیشدر).کندنمینظری فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

منطقه ی یک منطقه ی دو منطقه ی سه منطقه ی چهار

فرکانس غالب منطقه ی یک

فرکانس غالب منطقه ی دو

فرکانس غالب منطقه ی چهارفرکانس غالب منطقه ی سه؟؟

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

یارائههبقادرتنهاییبهیکهیچزمانیوفرکانسیهایتحلیلشدگفتهکههمانگونه،داردهمراهبهخودباکهارزشمندیهایدادهاستخراجوسیگنالیکازدقیقاطالعات

نیلمنظورهبسیگنالیکشفافیتیچندتحلیلبرایروشیتااستالزمروازین.نیست.شودگرفتهکاربهفرکانسیوزمانیشفافیتبههمزمان

فرکانس-سیگنال های حوزه ی زمان

:شفافیتیچندسیگنالپردازشدراصلیایدهسیگنالیکدرفرکانسیوزمانیشفافیتتجمیعهمزمانصورتبهخامسیگنالیکازفرکانسوزمانیهایویژگیاستخراجامکان

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403فرکانس-سیگنال های حوزه ی زمان

:مهم ترین مزایا

سیگنالیکزمانیوفرکانسیاطالعاتبههمزماندسترسی

ناپایدارهایسیگنالپردازشتوانایی

مختلففرکانسیباندهایبهدسترسیامکان

زودگذرباالیفرکانسهایبخشتشخیصتوانایی

موثرترکاویدادهیمرحلهاجرایامکان

پنجره بندی سیگنال هاکلید پردازش سیگنال چند شفافیتی

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403Short Time Fourier Transform (STFT)

:ایده ی اصلیمودیک سیگنال را به سیگنال هایی آنقدر کوچک می شکنیم که بتوان آن را پایدار فرض ن

. پردازیمهای غالب در هر جزء از سیگنال مادر میسپس با اعمال تبدیل فوریه به یافتن فرکانس

( ( )) ( ) ( )f

u

jwtSTFT x t x t g t u e dt

تابع پنجره بندی سیگنال

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

ازکههمانگونه.استپنجرهطولهمانیازمانیمتغیرuوفرکانسیمتغیرfفرمولایندرازقبلکهتفاوتاینبااستفوریهتبدیلهمانواقعدرکوتاهزمانفوریهتبدیل،پیداستمعادله

ابتدازمانیتابعبعدمرحلهدر.استشدهضربgپنجرهتابعیکدرسیگنالتابعگیری،انتگرالمفهومهببیشترتوجهبا.گرددمیاعمالآنرویفوریهانتگرالدوبارهویابدمیانتقالuاندازهبهوزمانازتابعیوبعدیدوتبدیلاینخروجیکهیابیممیدرکوتاهزمانفوریهتبدیلمعادلهو

باندچهسیگنال،اززمانییبازهچهدرکهبگوییمتوانیممیماصورتبدین.استفرکانس.استغالبفرکانسی(محدوده)

مانیزاطالعاتنوعیبهدارند،زمانیماهیتهابازهدانیممیاینکهبهتوجهباوترتیببدین.ایمکردهکسبآنفرکانسیاطالعاتبرعالوههمراسیگنال

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

کاملشفافیتعاملواقعدر.شودتلقیاهمیتبینبایدقبلیجملهدر"باند"یواژهانتخاببدیلتدرکهحالیدراستبودهزمانطولتمامدرگیریانتگرالفوریه،تبدیلدرفرکانسی

فوریهتبدیلدرپس.استشدهمحدودانتخابیپنجرهطولبهعمالحدوداینکوتاهزمانفوریهچهدرانسیفرکباندچهگفتتوانمیتنهابلکهندارد،وجودکاملفرکانسیشفافیتکوتاهزمان.استغالبزمانییبازه

در.دادیرتغیرافرکانسیازمانمتغیرهایازهریکشفافیتمیزانتوانمیپنجرهطولتغییرباووریهفپیوستهتبدیلسمتبهتبدیلاینخروجیباشدزیادترپنجرهطولکههرچقدرواقع

سمتبهخروجیشود،اختیارکمترپنجرهطولهرچهوکندمیحرکتفرکانسیبیشترشفافیت.کندمیمیلکمترفرکانسیتبعبهوبیشترزمانیشفافیت

وطولعنیی.استبرابرهمبادقیقافرکانسیوزمانیشفافیتکوتاه،زمانفوریهتبدیلروشدر.استمساوییکدیگربافرکانس-زمانصفحهدرهاسیگنالبندیپنجرهعرض

فرادرس

FaraDars.org

پردازش سیگنال زیستی و مکانیکی در متلب

faradars.org/fvspm9403

این اسالید ها بر مبنای نکات مطرح شده در فرادرسآموزش کاربردهای پردازش سیگنال های صدا و ارتعاشات »

« متلبسامانه های مکانیکی و زیستی در در .تهیه شده است

.یدنمایلینک زیر مراجعه برای کسب اطالعات بیشتر در مورد این آموزش به

faradars.org/fvspm9403

فرادرس

FaraDars.org