求助，请问什么时候需要用到窗函数

jacky_yl

如果是根据电机编码器信号采集到的完整周期数据（转速恒定），需要用到窗函数吗？
刚刚接触振动理论，不是很清楚。
比如我采集完整2转的振动信号，不管数据起始位置怎么变化，对原始信号进行fft出来的频谱基本相同，但加窗后情况就不一样了，频谱会随着数据起始位置的变化而稍有变化。那这个时候是需要加窗吗？

hcharlie

从无穷尽的数据流中截取一段来处理，就好像从窗户中向外看风景，就叫加窗。
所以你的所谓不加窗，实际上是加了矩形窗。
取有限段的数据来做DFT或FFT时隐含的意思是它的两端为这一段数据无穷无尽的重复，对于取整数周期的周期函数，恰恰就是这个意思，所以加矩形窗是完全合适的，精确的表示了愿意。
而对于非整数周期，或随机信号，截取其中一段，再无限重复，很明显有个接头处不平滑的问题，做出来误差较大，专业术语叫功率泄漏，就是一条谱线的能量泄漏到临近几条谱线上。
为了减小（不可能完全消除）这种功率泄漏，人们想出各种各样的窗函数，将截取的数据处理一下，（当然处理以后就不是原数据了），经常是将两头削尖，看起来接头处平滑了，这样来近似处理，得到比较近似的结果。这样的功率泄漏误差要比矩形窗要减小。
所以像随机信号用hanning或hamming窗较合适；
。。。。。。
各种窗各有各用。
但都是近似方法。

SandVNo2

楼上的回答很全面、正确！不加窗，实际上是加了矩形窗，就是窗函数=1。

南木

看了楼上的说法，不加窗实际就是加了幅值为1的矩形窗。但是在做ansys信号分析时，信号上写了要乘一个同信号等持续时间的矩形窗。当时我也是楼上这种理解，就没加窗；结果激发出的信号没有得到回波，只是终止时的幅值一直持续到求解时间结束；
问下，这是ansys信号加载方式的原因、还是信号的原因

diying813

hcharlie 发表于 2012-7-22 08:14
从无穷尽的数据流中截取一段来处理，就好像从窗户中向外看风景，就叫加窗。
所以你的所谓不加窗，实际上是 ...

想请教下，比如我实验是这样的：车辆通过一段平路，但是平路中间会有一条水泥条障碍，我比较关心车辆过这个障碍时以及之后的测点加速度频率，需要加窗吗？

hcharlie

diying813 发表于 2014-12-15 13:42
想请教下，比如我实验是这样的：车辆通过一段平路，但是平路中间会有一条水泥条障碍，我比较关心车辆过这 ...

加窗是必然的，你不可能取无限长的采样，取有限长的一段叫矩形窗。
如果你处理的是周期函数，而你取的这一段正好是整数周期，所以用你这一段数据无限重复就变成无限长数据，只有此时，FFT以后能完全代表无限长的特性，也就是说此时加矩形窗是合适的。
如果你这一段无限重复不能代表无限长的函数，FFT以后就会有功率泄漏。
此时矩形窗的功率泄漏是比较大的，要减小，可以选用别的窗，hanning,hamming,。。。。

wenwuyang

diying813

hcharlie 发表于 2014-12-15 15:47
加窗是必然的，你不可能取无限长的采样，取有限长的一段叫矩形窗。
如果你处理的是周期函数，而你取的这 ...

就是我的信号是这样的，两端比较平稳的是平路上行驶，中间那里就是遇到水泥条障碍了。我关心的是中间那里的频率变化，并且只关心10HZ以内的信号。需要加哪种窗呢？

hcharlie

diying813 发表于 2014-12-15 16:12
就是我的信号是这样的，两端比较平稳的是平路上行驶，中间那里就是遇到水泥条障碍了。我关心的是中间那里 ...

你这种不规则的信号，不可能给出准确的振幅数据，只能看看大概趋势，加不加窗意义不太大。
建议你去掉平稳的一段，单取突变的一段，比如取2.5~6秒得一段做个FFT，看看趋势是没问题的。

diying813

hcharlie 发表于 2014-12-15 17:15
你这种不规则的信号，不可能给出准确的振幅数据，只能看看大概趋势，加不加窗意义不太大。
建议你去掉平 ...

好的，谢谢您的指导

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