音频信号处理的DSP和传感器信号处理有本质的区别吗?

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音频是由任意时间发生的多个频率组成的,我们可以进行FFT得到Frequency bins,但是当涉及到Sensor数据时,Frequency的概念是什么意思呢?

例如,三轴加速度计以某种方式转换电压信号,并产生以ms^-2为单位的加速度读数。是用这些X,Y,Z读数进行FFT,还是用Fs采样的电压进行FFT。

是我把事情搞得太复杂了,还是对音频与传感器数据进行DSP时的思路不同?

signal-processing physics
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傅立叶变换是将函数或信号转换为更容易处理的东西的工具。它是一个数学工具。其结果可以有一个简单的物理解释,但并不总是如此。

假设你有一个质量恒定的物体和几个周期性的类似于sin的力F_1*sin(c*t),F_2*sin(d*t),......作用在物体上。总力只是这些力的总和。

F(t) = F_1*sin(c*t) + F_2*sin(d*t) + ... ...

你用牛顿第二定律得到粒子的加速度。

m*a(t) = F(t)

=> a(t) = F(t) m = F_1m * sin(c*t) + F_2m * sin(d*t) + ....

假设你测量了a(t),但不知道上面的公式。如果你进行傅里叶变换,你可以计算出F_1m, F_2m, ... ...的值。这意味着你的加速度的傅里叶变换是在给定频率下力的振幅超过物体的质量。

这种解释是有效的,因为傅里叶变换是线性的,所以力的加法也是线性的(参见牛顿第二定律)。如果你描述一些非线性的东西,有可能对变换的结果没有简单的解释。

那么什么时候进行FFT呢?这要看情况。

  • 如果你是为了改善信号(去除噪声),那就在测量数据上进行。
  • 如果你想分析物理对象(共振),就对加速度进行分析。

如果转换是线性的(ADC输出到ms^2是一个简单的乘法),这并不重要。

我希望这能让事情变得更清楚一些(至少从物理的角度来看)。

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