[发明专利]一种信号幅值精确估计方法

说明书

本发明涉及一种对单频正弦信号平均幅值计算方法，适用于需要获取精确信号幅值的工程分析和性能评估。本发明提出一种便于计算机程序实现的检测方法，使用较小样本数据，可计算单频正弦信号的幅值，过程耗时短、结果精确，可用于解决在设备工程研制中的实际问题。本发明逻辑性强，易于计算机程序实现、通用性较好可在测试设备中应用，能够大大提高计算结果的准确程度，对信号频率的估算精度相比频率分辨率，提高了4倍以上。而且，相比于传统FFT(快速傅立叶变换)方法，需要的样本点数也大大降低，相应地减少了计算耗时。

技术领域

本发明涉及一种对单频正弦信号平均幅值计算方法，适用于需要获取精确信号幅值的工程分析和性能评估。

背景技术

在某设备系统研制中，需要精确了解某些产品输出信号的信号幅度，故而精确计算信号幅度数据十分重要。

获取信号幅度的方法很多。尽管存在多种信号幅度获取方法，大多获得的数据精确度不高或因成本、耗时等因素难以实现。目前，精确的信号幅值计算方法是采用极大样本点数的平均分析方法，并且需要容忍很大的数字计算耗时。然而在高采样率下，要获得高精确要求的信号幅值，需要极大的样本数据和耗时，导致实施难度增大。寻求一种较小样本数据下，计算耗时短、结果精确的信号幅度获取方法很有实用价值。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，实现利用较小样本数据，快速精确计算单频正弦信号的幅值。本发明提出一种便于计算机程序实现的检测方法，使用较小样本数据，可计算单频正弦信号的幅值，过程耗时短、结果精确，可用于解决在设备工程研制中的实际问题。

本发明的技术方案是：一种信号幅值精确估计方法，包括下述步骤：

步骤1：对被分析的单频正弦信号进行数字采样，采样率为Fs，形成连续的数字信号序列，记为X：X＝{x_i}(i＝0,1,2……N-1)；

步骤2：对X进行进行PSD功率谱分析，得X的功率谱SPF，在SPF左半数值中寻找最大数值，记为(n，C)，C为最大数值，n为最大数值所在的序号。取n左右各2个SPF元素，依次记为(n-2，A)、(n-1，B)、(n+1，D)、(n+2，E)；

步骤3：将各数据带入公式(1)计算，可以得到被测信号的幅值Amp。

本发明进一步的技术方案是：所述步骤1中，已知道该单频正弦信号的信号频率为Fsig。

本发明进一步的技术方案是：采样后，按照DFT要求形成数字信号序列。

本发明进一步的技术方案是：所述要求为：样本数记为N，N为2的正整数次幂。

发明效果

本发明的技术效果在于：本发明的方法逻辑性强，易于计算机程序实现、通用性较好可在测试设备中应用，能够大大提高计算结果的准确程度，对信号频率的估算精度相比频率分辨率，提高了4倍以上。而且，相比于传统FFT(快速傅里叶变换)方法，需要的样本点数也大大降低，相应地减少了计算耗时。

附图说明

图1：信号功率谱取值图

图2：示例1信号图

图3：示例1信号功率谱图

图4：示例2信号图

图5：示例2信号功率谱图

具体实施方式