frekvensanalys

Frekvensanalys är studiet av hur frekvenser för en tidsserie eller signal är fördelade i frekvensdomänen. Genom att analysera ett spektrum kan man identifiera periodiska komponenter, rytmer eller mönster som är svåra att se i tidsdomänen.

Vid analys av kontinuerliga signaler används Fouriertransformen för att omvandla tid till frekvens. För digitala signaler används diskret Fouriertransformen (DFT) och dess effektiva variant, snabb Fouriertransformen (FFT). Praktiska metoder inom frekvensanalys inkluderar periodogram, Welch:s metod och multitaper-tekniker för att uppskatta kraftspektrum. Vid analys av slumpmässiga signaler används begreppet kraftspektral täthet (power spectral density, PSD). För att få lokal information i tid används tids-frekvensrepresentationer som korttids-Fouriertransformen (STFT) och wavelets.

Frekvensupplösningen Δf bestäms av observationens längd; längre observation ger bättre upplösning. Nyquist-satsen anger att samplingfrekvensen måste vara minst två gånger högsta frekvens i signalen för att undvika aliasing. Fönstertekniker (t.ex. Hann- och Hamming-fönster) används för att reducera spektral läckage när man beräknar DFT från ett avgränsat tidsfönster.

Frekvensanalys används inom ljud- och musikproduktion, telekommunikation, maskin- och byggnadsövervakning, geovetenskap och biomedicin. Den ger insikter i resonanser och energifördelning och används vid diagnostik, filterdesign och felidentifiering.