Spektral Sızıntıyı Anlamak

Tanım: Spektral Sızıntı Nedir?

Spektral sızıntı ölçüm sırasında oluşan bir ölçüm hatası biçimidir Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT) Bir sinyalin analizi. Tek ve ayrı bir frekans tepesinden gelen enerjinin bitişik frekans bölmelerine "bulaşması" veya yayılmasıdır. Bu sızıntı, gerçek titreşim sinyalinin genliğini ve frekansını bozarak, potansiyel olarak daha küçük sinyalleri maskeleyebilir veya yanlış bir teşhise yol açabilir.

Kök Neden: Süreksizlik

Spektral sızıntı, FFT'nin temel varsayımının ihlal edilmesinden kaynaklanır. FFT algoritması, analiz ettiği sonlu zaman dalga formu veri bloğunun, periyodik bir sinyalin kusursuz bir şekilde tekrar eden tek bir döngüsü olduğunu varsayar. Kusursuz bir periyodiklik için, sinyalin zaman bloğunun en sonundaki değeri, en başındaki değeriyle aynı olmalıdır.

Pratikte, gerçek dünyadaki bir titreşim sinyalini analiz ederken, her frekans bileşeni için tam sayıda döngü içeren bir zaman bloğunu yakalamak neredeyse imkansızdır. Bu, süreksizlik Sinyalin sonu başlangıcıyla uyuşmuyor. FFT algoritması bu keskin sıçramayı, bir darbeye benzer şekilde yüksek frekanslı bir geçici olay olarak yorumlar. Bu yapay geçici olay, orijinal sinyalin parçası olmayan bir enerji içerir ve ortaya çıkan spektrumda geniş bir frekans aralığında "sızan" da bu enerjidir.

Spektral Sızıntının Etkileri

Spektral sızıntının neden olduğu enerji bulanıklığının iki temel olumsuz etkisi vardır:

1. Azaltılmış Genlik Doğruluğu: Tek bir frekans bölmesinde yoğunlaşması gereken enerji, artık birçok frekans bölmesine yayılmıştır. Bu durum, ana tepe noktasının genliğinin gerçek değerinden düşük olmasına neden olurken, bitişik "yan lob" bölmelerinin genlikleri yapay olarak yükseltilir.
2. Azaltılmış Frekans Çözünürlüğü: Sızıntı o kadar şiddetli olabilir ki, yakındaki küçük frekans tepe noktalarını tamamen gizleyebilir. Örneğin, bir yatak arızasından kaynaklanan küçük bir sinyal, büyük bir 1X dengesizlik tepe noktası nedeniyle sızıntının "eteğinde" tamamen kaybolabilir.

Çözüm: Pencereleme

Spektral sızıntı, kullanılarak kontrol edilir pencereleme fonksiyonlar. Bir pencere, FFT'ye gönderilmeden *önce* zaman dalga formu verileriyle çarpılan matematiksel bir fonksiyondur.

Bu amaçla kullanılan en yaygın pencere şudur: Hanning penceresiHanning penceresi, zaman bloğunun hem başında hem de sonunda sinyali sıfıra doğru daraltan pürüzsüz, çan şeklinde bir yapıya sahiptir. Bu daraltma işlemi, sinyalin uçlarının eşleşmesini sağlayarak yapay süreksizliği etkili bir şekilde ortadan kaldırır.

FFT'ye düzgün periyodik bir sinyal sunarak, pencereleme fonksiyonu spektral sızıntıyı önemli ölçüde azaltır. Bu sayede, daha keskin tepe noktaları ve daha düşük bir gürültü tabanına sahip çok daha temiz bir spektrum elde edilir ve daha doğru ve hassas analizler yapılabilir.

← Ana Dizin'e Geri Dön