FFT(快速傅里叶变换)线数指的是将信号从时域转换到频域时,频谱中的分辨率,也就是频率轴上划分的点数或频率分辨率的细化程度。它与数据采集卡的采样频率以及数据块大小紧密相关。
线数(FFT Lines)的含义:
1、线数:表示在频域上信号的频谱被分割成的等间隔的频率段数。更多的线数意味着更高的频谱分辨率,即可以更精细地分辨出不同的频率成分。
2、频率分辨率:频率分辨率 = 采样频率 / FFT线数。增加线数可以提高频谱的分辨率,但需要更多的采样点,处理时间也会增加。
FFT线数与数据采集卡采样频率的关系:
1、采集频率(采样率):数据采集卡的采样频率是指每秒钟采集的样本数(单位为Hz)。采样频率决定了能捕获的最高频率。根据奈奎斯特定理:采样频率为 fs时,理论上可测频率的最大值是 fs/2。采样频率越高,能捕捉的信号频率范围越宽。
2、数据块大小:在进行FFT时,通常会对采集的数据进行块状处理,每个块有固定数量的采样点,称为采样点数。FFT线数和采样点数有直接关系,采样点数决定了能计算的FFT的线数。具体来说,FFT 线数等于你对信号进行快速傅里叶变换时使用的采样点数或样本点数。如果采样点数是 N ,那么 FFT 线数也是 N 。
FFT线数与采样频率的关系:
采样频率 fs决定了信号可分析的频率范围(从0到 fs/2)。
线数 N则决定了这个频率范围的分辨率。线数越多,频谱的频率分辨率越高。当你对 N 个采样点进行 FFT 时,会得到 N 条频谱线,其中每条频谱线代表某一个频率分量的强度。其中一半( N/2 )的频谱线代表正频率分量,另一半代表负频率分量。因此,对于实信号,通常只使用前 ( N/2 ) 条正频率部分。
关系总结:
FFT 线数 = 采样点数。进行 FFT 的时候,采样点数决定了 FFT 的分辨率,即有多少条频率分量(FFT 线数)。
- 如果采样点数越多,则 FFT 计算出的频率分辨率越高,能够更精细地分辨频率细节。
- 如果采样点数较少,那么频域分辨率会较低,频谱会比较粗略。
举个例子:
如果数据采集卡的采样频率是10 kHz(10000 Hz),进行1024点的FFT,那么你最多可以看到从0 Hz到5 kHz(奈奎斯特频率)的频率成分,且每个频率段的分辨率为:
频率分辨率 = 采样频率 / FFT线数 = 10000 Hz / 1024 ≈ 9.77 Hz。
因此,采样频率 越高,能捕捉的频率范围越大;FFT线数 越多,频率分辨率越高。