Traitement de signal avec Maltab

[cubitus_54]

Bonjour,

Je suis en train d'essayer de faire un programme sous Matlab et il y a un truc qui ne va pas.

J'ai récupéré sur mon oscilloscope le fichier de la trace en .CSV

J'importe ce fichier sous Matlab

L’affichage du signal est nickel par contre le FFT ne donne rien.

Est-ce que quelqu’un peut me dire pourquoi ?

Merci

Ci-joint le programme, le fichier CSV, et une photo d'écran.

%% Importation d'un fichier CSV de l'oscilloscope        
inc=str2num (cell2mat (Increment)); % passage cellule-> ASCII -> entier
debut=str2num (cell2mat (Start));
time = (X * inc) + debut; % adaptation à l'échelle réelle.
CH1(1)=CH1(2);  % complement des cellules NA
X(1)=0;  
%% affichage
subplot(211);
plot(time,CH1)
title('Oscillogramme')
xlabel('t(s)');
ylabel('Signal');
%% 
subplot(212);
SigFFT = fft(CH1);
plot(abs(SigFFT))
title('Analyse FFT')
xlabel('f(Hz)');
ylabel('Signal');

untitled.png
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[Antoane]

Bonsoir,

De mémoire :

Tu n'as pas normalisé tes axes x (les raies ne sont pas espacées de 1Hz) et y (il faut diviser SigFFT par length(SigFFT )).
Par ailleurs, il ne faut garder que la moitié du spectre. Toute la partie située à droite étant l'équivalent des fréquences négatives, elle contient de l'information déjà stockée dans la partie droite ; elle est donc redondante. Elle contient en revanche de l'énergie, qu'il faut comptabiliser : il faut multiplier SigFFT par 2. A un détail près : la composante continue n'est présente qu'une fois, il ne faut donc pas la re-multiplier par 2.

% In fine, la normalisation en y donne :
SigFFT = 2*SigFFT/length(SigFFT) ;
SigFFT(1) = SigFFT(1)/2;

% Et le plot :
plot(abs(SigFFT(1:floor(length(SigFFT )/2))))

Tu peux t'inspirer des exemples : http://se.mathworks.com/help/matlab/ref/fft.html (la ligne "NFFT = 2^nextpow2(L); % Next power of 2 from length of y" n'est pas indispensable mais simplifie/accélère le calcul, l'algo FFT étant optimal pour des matrices de tailles de puissances de 2).

Tu peux vérifier que ton script de FFT donne le bon résultat en lui donnant à manger un signal de spectre connu (e.g. 4 + 5*sin(w*t) + 3*sin(5*w*t))

[cubitus_54]

Salut Antoane,

Pour info (si tu as reconnu le signal, l'ajout d'un condensateur sur le secteur à multiplié par 3 l'intensité du signal précédent....)

La syntaxe que tu m'as donné change juste l'échelle mais toujours pas l'ombre d'une vraie FFT


J'avais vu sur ce site un exemple ca semble si simple...

http://www.facstaff.bucknell.edu/mas...labExample.htm

[Antoane]

Bonsoir,

Un autre problème : il faut avoir un nombre entier de période dans le signal que tu envoies à la fonction fft de matlab, sans quoi il y a des effets dus au fenêtrage qui déforment complètement la FFT.




Voici une fonction toute faite, qui :
- ne garde qu'un nombre entier de périodes du signal initial (à condition que tu lui précise la fréquence f0 du fondamental) ;
- trace le signal dans le domaine temporel et la FFT.

function []=plotMyFFT( CH1, Ts, f0, nharm )
% plot the FFT of signal "CH1"
%   Ts is the sampling time, 
%   f0 is the frequency of the fundamental of CH1 (if f0 is unknown, it may be omitted.)
%   nharm is the number of harmonics to be displayed (may be omitted)
%   let us assume Ts in constant   

if nargin < 4 nharm=-1 ; end % mandatory to allow nharm to be omitted
if nargin < 3 f0=-1 ; end % mandatory to allow f0 to be omitted



% keep only an integer number of periods for FFT
if f0 > 0 % only if f0 is known
    samppper=1/(f0*Ts); % number of sample per periode
    nperiodes=floor(length(CH1)/samppper); % number of periodes kept for FFT computation
    CH1=CH1(1:round(nperiodes*samppper)); % truncated signal
end

% compute time vector
time=Ts*[0:length(CH1)-1];

% plot signal
subplot(211); plot(time,CH1); grid on
title('Oscillogramme'); xlabel('t (s)'); ylabel('Signal (V)');

% Compute and plot FFT
FT=fft(CH1); % get FFT
N=length(FT); % length of the FFT
N2=round(N/2); % length of the ploted FFT
FT=FT(1:N2);% keep only half the spectrum
FT=2*FT/N; FT(1)=FT(1)/2; % normalise
f=1/(Ts*N)*[0:N2-1]; % compute frequency vector
subplot(212); 
if f0 > 0 stem(f,abs(FT), '.r'); % beautyfull plot
else plot(f,abs(FT)); % no so beautyfull plot
end
grid on
title('Analyse FFT'); xlabel('f (Hz)'); ylabel('Signal (V)');

if nharm > 0 xlim([0 min(nharm*f0, f(end))]); end % show only from 0 to 1kHz
message=sprintf('Enable to plot as many harmonics as required; I ploted roughly %i', round(f(end)/f0));
if nharm*f0 > f(end) warning(message); end

end

Note qu'il s'agit d'amplitudes, et non de valeurs RMS sur la FFT.

Tu peux la tester avec ton signal avec le code suivant :

M=csvread('a_vide.csv',2,0); % import data
Ts=2.0000001314e-005; % sampling time, extracted from the csv-file
CH1=M(:,2); % signal
f0=50; % frequency of the fundamental
nharm=50; % number of harmonics we want to plot
plotMyFFT( CH1, Ts, f0, nharm)

Tu peux aussi la tester avec un signal qqcq connu pour vérifier que le résultat est le bon :

Ts=547e-6;  fs=1/Ts; % Random value
t=Ts*[-1e3:1e4]; % time vectro, needed to generate the signal
f0=50; % fundamental frequency
CH1=4+3*sin(2*pi*f0*t)+5*sin(2*pi*5*f0*t); % signal 
nharm=52;
plotMyFFT( CH1, Ts, f0, nharm)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonsoir,

Un autre problème : il faut avoir un nombre entier de période dans le signal que tu envoies à la fonction fft de matlab, sans quoi il y a des effets dus au fenêtrage qui déforment complètement la FFT.

Exemple : un signal est généré en utilisant :

Ts=54.7e-6;
t=Ts*[0:1e3];
f0=50;
CH1=4+3*sin(2*pi*f0*t)+5*sin(2*pi*5*f0*t);

En PJ un l'oscillogramme et sa FFT.
Pour le signal bleu, on ne prend qu'un nombre entier (=2) de périodes alors que pour le signal rouge, on en prend un nombre qqcq (non-entier). Le résultat est clair, la réponse évidente : il faut choisir la bonne fenêtre. La fonction donnée dans le post précédent génère (évidement ) le spectre bleu.

[cubitus_54]

Bonjour Antoane,

Merci pour le code c'est vraiment bien !

Je n'arrive pas à bien utiliser la commande "csvread"
est-ce possible d'extraire l'incrément

X,CH1,Start,Increment,
Sequence,Volt,-1.4000000000e-003,2.0000000000e-008,
0,-2.437500e+00,
1,-2.437500e+00,
2,-2.437500e+00,

C'est quand même beaucoup plus précis qu'un oscillo

Le générateur :
Rigol3736.gif

L'oscilloscope

MSO4014_20150410-182715.png

Matlab

fft.png

[Antoane]

Bonsoir,

Je n'arrive pas à bien utiliser la commande "csvread"
est-ce possible d'extraire l'incrément

X,CH1,Start,Increment,
Sequence,Volt,-1.4000000000e-003,2.0000000000e-008,
0,-2.437500e+00,
1,-2.437500e+00,
2,-2.437500e+00,

Probablement

C'est quand même beaucoup plus précis qu'un oscillo

Es-tu sûr que l'oscillo prend en compte un nombre entier de périodes ? Ca devrait être assez visible en mettant le trigger à 0V et en centrant l'image.
As-tu essayé de "jouer" avec les différentes fenêtres offertes par l'oscillo (Hanning, Hamming, rectangulaire... : http://fr.wikipedia.org/wiki/Fen%C3%AAtrage)
Tu peux aussi jouer sur le nombre de périodes affichées (utilisées pour le calcul de la FFT) :
- plus il y en a moins le fait que leur nombre ne soit pas entier à d'influence (1/2 est grand comparé à 1 mais pas comparé à 100 )
- il y a un compromis entre l'écartement des raies (en Hz) sur la FFT et l'étendue de la FFT. Plus tu vois de périodes à l'écran plsu tu étudies les basses fréquences (raies rapprochées, faible fréquence max).
Sinon, l'algo de calcul de la FFT devrait être le même dans Matlab et dans l'oscillo (la puissance de calcul demandée, pas formidable, peut à mon avis tout à fait être offerte par ton gros oscillo).

Avec ton oscillo de compétition, tu as peut-être moyen de modifier manuellement la fréquence d'échantillonage, il faut alors (évidement) la prendre aussi grande que possible.

[cubitus_54]

As-tu essayé de "jouer" avec les différentes fenêtres offertes par l'oscillo (Hanning, Hamming, rectangulaire.

Oui le plus propre c'est Hanning, celui que j'ai utilisé.

Tu peux aussi jouer sur le nombre de périodes affichées (utilisées pour le calcul de la FFT) :

effectivement

tu as peut-être moyen de modifier manuellement la fréquence d’échantillonnage

Ben non et c'est dommage... je peux modifier le taux d’échantillonnage pour l'acquisition de la trace de de 14k à 140M mais la FFT ne se paramètre pas. Je pense que ce n'est pas le point fort de cet oscillo.
Quand la FFT est activée je ne peux par modifier la base de temps
C'est d'ailleurs un aspect qui m'avait fait réfléchir à l'achat d'un analyseur de spectre.