matplotlib.axes.Axes.psd

Axes.psd(x, *, NFFT=None, Fs=None, Fc=None, detrend=None, window=None, noverlap=None, pad_to=None, sides=None, scale_by_freq=None, return_line=None, data=None, **kwargs)

Plottet die Leistungsdichtespektrum.

Die Leistungsdichtespektrumanalyse (PSD) \(P_{xx}\) nach der durchschnittlichen Periodogramm-Methode von Welch. Der Vektor x wird in Segmente der Länge NFFT unterteilt. Jedes Segment wird mit der Funktion detrend detrendet und mit der Funktion window gefenstert. noverlap gibt die Länge der Überlappung zwischen den Segmenten an. Das \(|\mathrm{fft}(i)|^2\) jedes Segments \(i\) wird gemittelt, um \(P_{xx}\) zu berechnen, mit einer Skalierung zur Korrektur von Leistungsverlusten durch das Fenstern.

Wenn len(x) < NFFT, wird es auf NFFT mit Nullen aufgefüllt.

Parameter:

x1-D-Array oder Sequenz

Array oder Sequenz, die die Daten enthält

Fsfloat, Standard: 2

Die Abtastfrequenz (Samples pro Zeiteinheit). Sie wird zur Berechnung der Fourier-Frequenzen, freqs, in Zyklen pro Zeiteinheit verwendet.

windowaufrufbar oder ndarray, Standard: window_hanning

Eine Funktion oder ein Vektor der Länge NFFT. Um Fenstervektoren zu erstellen, siehe window_hanning, window_none, numpy.blackman, numpy.hamming, numpy.bartlett, scipy.signal, scipy.signal.get_window usw. Wenn eine Funktion als Argument übergeben wird, muss sie ein Datensegment als Argument entgegennehmen und die gefensterte Version des Segments zurückgeben.

sides{'default', 'onesided', 'twosided'}, optional

Welche Seiten des Spektrums zurückgegeben werden sollen. 'default' ist einseitig für reelle Daten und zweiseitig für komplexe Daten. 'onesided' erzwingt die Rückgabe eines einseitigen Spektrums, während 'twosided' zweiseitig erzwingt.

pad_toint, optional

Die Anzahl der Punkte, auf die das Datensegment bei der Durchführung der FFT aufgefüllt wird. Dies kann sich von NFFT unterscheiden, welches die Anzahl der verwendeten Datenpunkte angibt. Obwohl dies die tatsächliche Auflösung des Spektrums nicht erhöht (der minimale Abstand zwischen auflösbaren Spitzen), kann es mehr Punkte im Diagramm ergeben und somit mehr Details ermöglichen. Dies entspricht dem Parameter n im Aufruf von fft. Der Standardwert ist None, was pad_to gleich NFFT setzt.

NFFTint, Standard: 256

Die Anzahl der Datenpunkte, die in jedem Block für die FFT verwendet werden. Eine Zweierpotenz ist am effizientesten. Dies sollte NICHT zur Nullauffüllung verwendet werden, da die Skalierung des Ergebnisses sonst falsch ist; verwenden Sie stattdessen pad_to dafür.

detrend{'none', 'mean', 'linear'} oder aufrufbar, Standard: 'none'

Die Funktion, die auf jedes Segment angewendet wird, bevor es per FFT transformiert wird, um den Mittelwert oder linearen Trend zu entfernen. Im Gegensatz zu MATLAB, wo der Parameter detrend ein Vektor ist, ist er in Matplotlib eine Funktion. Das Modul mlab definiert detrend_none, detrend_mean und detrend_linear, aber Sie können auch eine benutzerdefinierte Funktion verwenden. Sie können auch einen String verwenden, um eine der Funktionen auszuwählen: 'none' ruft detrend_none auf. 'mean' ruft detrend_mean auf. 'linear' ruft detrend_linear auf.

scale_by_freqbool, Standard: True

Ob die resultierenden Dichtewerte mit der Skalierungsfrequenz skaliert werden sollen, was die Dichte in Einheiten von 1/Hz liefert. Dies ermöglicht die Integration über die zurückgegebenen Frequenzwerte. Der Standardwert ist True für MATLAB-Kompatibilität.

noverlapint, Standard: 0 (keine Überlappung)

Die Anzahl der überlappenden Punkte zwischen den Segmenten.

Fcint, Standard: 0

Die Mittenfrequenz von x, die die x-Bereiche des Plots versetzt, um den Frequenzbereich widerzuspiegeln, der bei der Erfassung eines Signals verwendet wird, und das dann gefiltert und auf Basisband heruntergetastet wird.

return_linebool, Standard: False

Ob das von dieser Funktion gezeichnete Linienobjekt in den zurückgegebenen Werten enthalten sein soll.

Gibt zurück:

Pxx1-D-Array

Die Werte für das Leistungsspektrum \(P_{xx}\) vor der Skalierung (reellwertig).

freqs1-D-Array

Die Frequenzen, die den Elementen in Pxx entsprechen.

lineLine2D

Die von dieser Funktion erstellte Linie. Wird nur zurückgegeben, wenn return_line True ist.

Andere Parameter:

dataindizierbares Objekt, optional

Wenn angegeben, akzeptieren die folgenden Parameter auch einen String s, der als data[s] interpretiert wird, wenn s ein Schlüssel in data ist

x

**kwargs

Schlüsselwortargumente steuern die Line2D-Eigenschaften

Eigenschaft	Beschreibung
agg_filter	eine Filterfunktion, die ein (m, n, 3) Float-Array und einen dpi-Wert entgegennimmt und ein (m, n, 3) Array und zwei Offsets von der linken unteren Ecke des Bildes zurückgibt
alpha	float oder None
animated	bool
antialiased oder aa	bool
clip_box	BboxBase oder None
clip_on	bool
clip_path	Patch oder (Path, Transform) oder None
color oder c	color
dash_capstyle	CapStyle oder {'butt', 'projecting', 'round'}
dash_joinstyle	JoinStyle oder {'miter', 'round', 'bevel'}
dashes	Sequenz von Floats (An/Aus-Linie in Punkten) oder (None, None)
Daten	(2, N) Array oder zwei 1D-Arrays
drawstyle oder ds	{'default', 'steps', 'steps-pre', 'steps-mid', 'steps-post'}, Standard: 'default'
figure	Figure oder SubFigure
fillstyle	{'full', 'left', 'right', 'bottom', 'top', 'none'}
gapcolor	Farbe oder None
gid	str
in_layout	bool
label	object
linestyle oder ls	{'-', '--', '-.', ':', '', (offset, on-off-seq), ...}
linewidth oder lw	float
marker	Marker-Stil-String, Path oder MarkerStyle
markeredgecolor oder mec	color
markeredgewidth oder mew	float
markerfacecolor oder mfc	color
markerfacecoloralt oder mfcalt	color
markersize oder ms	float
markevery	None oder int oder (int, int) oder Slice oder list[int] oder float oder (float, float) oder list[bool]
mouseover	bool
path_effects	Liste von AbstractPathEffect
picker	float oder aufrufbar[[Artist, Event], tuple[bool, dict]]
pickradius	float
rasterized	bool
sketch_params	(scale: float, length: float, randomness: float)
snap	bool oder None
solid_capstyle	CapStyle oder {'butt', 'projecting', 'round'}
solid_joinstyle	JoinStyle oder {'miter', 'round', 'bevel'}
transform	unknown
url	str
visible	bool
xdata	1D-Array
ydata	1D-Array
zorder	float

Siehe auch

specgram

Unterscheidet sich im Standard-Überlapp; gibt nicht den Mittelwert der Segmentperiodogramme zurück; gibt die Zeiten der Segmente zurück; und plottet eine Kolorierung anstelle einer Linie.

magnitude_spectrum

Plottet das Magnitudenspektrum.

csd

Plottet die spektrale Dichte zwischen zwei Signalen.

Anmerkungen

Für die Darstellung wird die Leistung als \(10\log_{10}(P_{xx})\) in Dezibel dargestellt, obwohl Pxx selbst zurückgegeben wird.

Referenzen

Bendat & Piersol -- Random Data: Analysis and Measurement Procedures, John Wiley & Sons (1986)

Beispiele für die Verwendung von matplotlib.axes.Axes.psd

Leistungsspektraldichte (PSD)

Leistungsspektraldichte (PSD)