Power Spectral Density (PSD)

PSD
De PSD-I/O voert een Power Spectral Density-analyse van een signaal uit. Power Spectral Density is een verdeling die vertelt over de gemiddelde vermogensverdeling over een bereik van frequentiecomponenten. De PSD-I/O zet een tijdbasissignaal om naar een spectrum door middel van een Fast Fourier Transformatie, een efficient algoritme om de Discrete Fourier Transformatie (DFT) te berekenen. Het frequentiespectrum wordt daarna omgezet naar een Power spectral Density. De uitgang van een PSD-I/O kan worden verbonden met een grafiek met een frequentie-as of een lege grafiek. De grootte van elke bin in het spectrum geeft de amplitude van dat frequentiecomponent weer.

Instellingen en acties

Om het gedrag van een PSD-I/O aan te passen zijn diverse instellingen en acties beschikbaar. Deze zijn beschikbaar via een popupmenu dat getoond wordt als met rechts op de I/O geklikt wordt in het objectscherm. De instellingen zijn ook beschikbaar via een instellingenscherm dat wordt getoond als op de I/O wordt dubbel geklikt in het objectscherm. Klik op de Toon objectscherm Toon objectscherm-knop om het objectscherm te openen.

FFT control

Het instellingenscherm toont standaard alleen de meest gebruikte instellingen. Als Geavanceerd wordt aangevinkt, wordt het uitgebreide scherm met alle instellingen getoond. Zie ook de programma-instellingen.

Venster

De Fast Fourier Transformatie die wordt gebruikt door de PSD-I/O behandelt het ingangssignaal als een periodiek signaal. In andere woorden, er wordt aangenomen dat het signaal een oneindig lange serie herhalingen van de ingangsdata is. In de praktijk bevat de ingangsdata meestal niet een geheel aantal perioden van het signaal. Daardoor ontstaat een discontinuïteit als het eind van de data wordt verbonden met het begin, wat resulteert in extra frequentiecomponenten in het spectrum. Dit effect wordt spectral leakage genoemd.

Om het effect van spectral leakage te minimaliseren kan de ingangsdata worden vermenigvuldigd met een venster (window). Verschillende vensters kunnen worden gekozen in het menu van de FFT-I/O, die allemaal ongeveer hetzelfde doen: ze maken de randen van de ingangsdata vloeiender, zodat de discontinuïteiten kleiner worden. In de meeste gevallen zal het Blackman-Harris-venster de beste resultaten opleveren. Echter, als de ingangsdata een geheel aantal perioden van een signaal bevat, zal rechthoek (geen venster) het beste resultaat opleveren. De volgende window-functies zijn beschikbaar:

  • Rechthoek
  • Hanning
  • Hamming
  • Bartlett
  • Parzen
  • Welch
  • Blackman
  • Blackman-Harris
  • Flat top
  • Nuttall
  • Blackman-Nutall

Meting-databereik

Het databereik waarover de PSD wordt berekend kan worden ingesteld op een van de volgende waarden:

  • Alle samples: Gebruik zowel pre- en post-samples voor de PSD-berekening.
  • Alleen post-samples: Gebruik alleen post-samples voor de PSD-berekening. (Standaard)
  • Alleen pre-samples: Gebruik alleen pre-samples voor de PSD-berekening.

Begrens datagrootte tot machten van 2

De PSD-I/O ondersteunt twee algoritmes voor het bepalen van het frequentiespectrum. Het ene algoritme kan elk aantal samples gebruiken om het spectrum te berekenen. Het andere algoritme vereist dat het aantal samples een macht van twee is, bijvoorbeeld 512, 1024, 2048, enz.. Het algoritme met de beperking op het aantal samples is sneller, het andere algoritme kan een nauwkeuriger spectrum van het gemeten signaal bepalen omdat het alle samples kan gebruiken.

Door de instelling Begrens datagrootte tot machten van 2 in te schakelen gebruikt de PSD-I/O het snelste algoritme, waar het grootst mogelijke "macht van 2" aantal samples van het geselecteerde databereik wordt gebruikt. Wanneer de instelling uit staat, wordt het totale geselecteerde databereik gebruikt.

Algemene instellingen en acties

Beperkingen

PSD-berekeningen uitvoeren op zeer grote data-sets kan erg lang duren en erg veel geheugen gebruiken. In bepaalde situaties kan het niet mogelijk zijn een PSD uit te voeren met de ingestelde record lengte en pre-trigger-instelling en beschikbare RAM in de computer. In dat geval zal de software het aantal gebruikte samples beperken tot het maximaal aantal te gebruiken samples voor de PSD-operatie. Alle opvolgende metingen met dezelfde instellingen zullen hetzelfde geldige aantal samples gebruiken voor de PSD-berekening.

Om deze situatie te voorkomen kan een van de volgende voorstellen gebruikt worden:

  • stel pre-trigger in op 0 of stel het PSD meting-databereik in op Alle samples.
  • Schakel PSD Begrens datagrootte tot machten van 2 in.

Gerelateerde informatie

Venster

De Venster-I/O past een vensterfunctie toe op het ingangssignaal.

FFT

De FFT-I/O voert een spectrumanalyse van een signaal uit met behulp van een Fast Fourier Transformatie.