一种滤除信号直流分量方法的MATLAB仿真实现

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1、万方数据!曼曼堕!QQ墨：!兰兰皇CNl3—1265／TE承德石油高等专科学校学报第10卷第3期，2008年9月JournalofChengdePetroleumCollegeV01．10，No．3，Sep．2008一种滤除信号直流分量方法的MATLAB仿真实现王国永(承德石油高等专科学校机械工程系，河北承德067000)摘要：在进行信号采集时，往往采集到的数据中包含有直流分量，这样对信号进行功率谱估计、计算信号的主频时，不易自动检测出信号的主频。为此，提出一种滤除信号中直流分量的方法，经MATLAB仿真证明

2、，该方法简单且有效。关键词：直流分量；功率谱估计；信号处理；滤除；最小二乘法中图分类号：TN911．7文献标识码：B文章编号：1008-9446(2008)03-0035-04MATLABEmulationRealizationofFilteringDCWeightofSignalMethodWANGGuo—yong(DepartmentofMechanicalEngineering，ChengdePetroleumCollege，Chengde067000，Hebei，China)Abstract：Insi

3、gnalcollection，thegathereddataoftencontainstheDCweight，80itisnoteasytodetectthemainfrequencyofsignalautomaticallyinthepowertableestimationofsignalandthecalculationofmain丘equencyofsignal．ThereforethispaperputsforwardakindoffilteringDCweightofsignalbyMATLABem

4、ulationproof，andthismethodissimpleandeffective．Keywords：DCweight；powerspectrumestimation；signalprocess；filtering；least—squaresprocedure在数字信号处理中，经常需要对采集的信号进行功率谱估计，以能够找到信号的主频，得到信号的频率。但是，在用单片机对信号进行数据采集时，往往采用的是0一+5V的单向A／D转换方法，即只对0一+5V的模拟信号进行A／D转换，这样采集信号的采样形式就为：

5、Ⅳ茹(t)=Io(0+∑1．(n)sin(nwt+9．)(1)其中，厶(t)为信号中的直流分量，，。(n)和分别为n次谐波的幅值和初始相角⋯。这样就会出现一个直流分量(或直流偏置)的问题。下面以生理信号中的脉搏信号为例说明。1功率谱的定义及其MATLAB仿真实现1．1功率谱的含义’随机信号的自功率谱又称功率谱密度函数，是该信号的自相关函数的傅立叶变换心。3，记为：P，(力。，●P，(力=JR，(r)exp(一皿斫)打(2)它描述的是平稳随机信号在频域上，各频域分量功率分布情况的基本特征量。平稳随机过程信号的功

6、率谱求取方法有以下两种：收稿日期：2008JM—14作者简介：王国永(1978一)，男，河北省石家庄市人，承德石油高等专科学校机械工程系教师。硕士，主要研究方向：单片机应用、机电一体化、医疗电子系统。万方数据·36·承德石油高等专科学校学报2008年第10卷第3期1)根据定义，先计算信号样本的相关函数，然后再计算其傅立叶变换就等于功率谱函数；2)利用有限长度随机信号样本的傅立叶变换推求自功率谱函数的估计。功率谱估计是用有限长的数据来估计信号的功率谱。其中周期图法和AR模型法是用的较多且最具有代表性的方法。1．

7、2基于直接法的功率谱估计的MATLAB仿真实现在MATLAB仿真中，可以直接利用函数periodogram实现信号的功率谱估计。这种方法是Schuster提出的，又称为周期图法。它将平稳周期信号序列X(／7,)的J7＼r点观察数据‰(n)视为能量有限的信号，直接取XⅣ(n)的傅立叶变换“(蠡)，然后再取其幅值的乎方，并除以数据长度^r，作为序列x(n)的功率谱估计P(e叫)H1。假设直接法估计的功率谱为P(k)，则：1一P(k)=÷Ix(k)I2(3)』V直接法之所以得到广泛的应用，是由于它‘写序列的频谱有对

8、应的关系，可以采用FFT算法快速实现。但是，在直接法功率谱估计中，对信号进行截断，这等于对序列加以矩形窗函数，这也意味着对自相关函数的加窗，使得功率谱与窗函数的卷积，这种频域卷积会产生频谱泄露，容易使弱信号的主瓣被强信号的旁瓣所淹没，造成频谱的模糊和失真，使得周期图功率谱的分辨率较低，这里我们用改变窗函数的方法抑制频谱泄露，采用Hamming窗函数实现。其调用格式为：[Pxx，f]2periodog