[发明专利]将时域信号转换成频域信号的方法与系统

摘要

本发明涉及数字信号处理领域，公开了一种将时域信号转换成频域信号的方法与系统。该方法将时域信号用曲线平滑后再生为近似模拟信号，传递给进行有阻尼的受迫简谐振动的谐振系统，并计算该谐振系统的谐振强度，以作为频域信号强度。因为可以任选频点计算，所以在只要计算特定的一个或几个频点的信号时，计算量远低于传统计算方法。进一步通过计算频域信号强度变化过程，得到时间‑频率分布图，若将相应频点的所有采样点对应时刻的频域信号强度叠加即可得到该频点的频域信号强度，从而成功将时域信号转换成频域信号。由于是逐个采样点计算，时间响应最高可达到采样周期并且响应幅度可调。

主权项

一种将时域信号转换成频域信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据时域信号中前一采样点和当前采样点确定平滑曲线f(t)的函数形式和相应参数；将所述f(t)的参数和前一采样点对应时刻的状态参数输入到一个偏微分方程的解析解中，求得当前采样点对应时刻的状态参数，其中该偏微分方程代表一个有阻尼的受迫谐振系统，形式为f(t)是所述平滑曲线，k是该谐振系统无阻尼时的谐振角频率，n为该谐振系统的阻尼因子，k和n对应该谐振系统的一个共振角频率ωr，状态参数中包含该谐振系统的速度v和位移x；根据当前采样点对应时刻的状态参数中的速度v和位移x计算谐振强度，作为频域中与所述共振角频率ωr对应的频点的在当前采样点对应时刻的频域信号强度；其中，所述将时域信号转换成频域信号的方法还包括以下步骤：按时序获取与所述共振角频率ωr对应的频点的在所述时域信号中所有采样点对应时刻的频域信号强度，以形成与所述共振角频率ωr对应的频点的时间－频域信号强度曲线；将预定的频率序列ω1，…，ωm乘以2π并依次作为所述谐振系统的共振角频率ωr，以得到与各共振角频率ωr对应的频点的时间－频域信号强度曲线；将与各共振角频率ωr对应的频点的所述时间－频域信号强度曲线按预定的频率序列排列，即得到时间－频率分布图；或者所述将时域信号转换成频域信号的方法还包括以下步骤：将预定的频率序列ω1，…，ωm乘以2π并依次作为所述谐振系统的共振角频率ωr，得到与各共振角频率ωr对应的频点的在当前采样点对应时刻的频域信号强度，以形成在当前采样点对应时刻的频率－频域信号强度曲线；按时序获取所述时域信号中所有采样点对应时刻的频率－频域信号强度曲线；将所有采样点对应时刻的频率－频域信号强度曲线按时序排列，即得到时间－频率分布图。