python中未知频率的生物信号的fft

Question

我正在尝试制作一个软件，以便我可以用来分析文件中的数据。我没有关于捕获数据的采样率的信息。鉴于我可以使用信号的采样率，有没有办法找到我的信号频率？我尝试编写代码来查找频率为 100 Hz 的正弦波的 FFT，但是当我绘制信号的 fft 时，信号的频率与 fft 轴上的频率不匹配。这是完整的代码供您参考。

from scipy import *
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from Tkinter import *
import tkFileDialog

class FFTGUI(object):
    def __init__(self, master):
        self.master = master
        self.layout_init(self.master)

    def layout_init(self, master):
        self.master = master
        self.title_label = Label(self.master, text="SIGNAL ANALYSER", font="-weight bold")
        self.title_label.grid(row=0, column=0, columnspan=2)

        self.load_data_file_label = Label(self.master, text="LOAD DATA: ")
        self.load_data_file_label.grid(row=1, column=0)

        self.load_data_file_button = Button(self.master, text="LOAD",command = self.askopenfilename)
        self.load_data_file_button.grid(row=1, column=1)

        self.no_sample_label = Label(self.master, text="ENTER THE NUMBER OF SAMPLE POINTS: ")
        self.no_sample_label.grid(row=2, column=0)

        self.no_sample_entry = Entry(self.master, text="Enter Sample")
        self.no_sample_entry.grid(row=2, column=1)

        self.sample_spacing_label = Label(self.master, text="ENTER THE SAMPLING SPACE (s):")
        self.sample_spacing_label.grid(row=3, column=0)

        self.sample_spacing_entry = Entry(self.master, text="ENTER SPACE")
        self.sample_spacing_entry.grid(row=3, column=1)

        self.plot_graph_button = Button(self.master, text="PLOT", command = self.fft_data_plot)
        self.plot_graph_button.grid(row=4, columnspan =2)

    def askopenfilename(self):
        # get filename
        self.filename = tkFileDialog.askopenfilename()
        # open file on your own
        #~ print self.filename
        if self.filename:
            return open(self.filename, 'r')

    def selectfile(self):
        self.file = tkFileDialog.askopenfilename(parent=root,mode='rb',title='Choose a file')
        if self.file != None:
            self.f= np.loadtxt(file, delimiter='\t', skiprows=0, unpack=True)
            #~ print type(f)
            return f

    def fft_data_plot(self):
        N = int(self.no_sample_entry.get())
        SAMPLE_SPACE_T = int(self.sample_spacing_entry.get())
        T = 1.0/SAMPLE_SPACE_T
        lines = [line.rstrip('\n') for line in open(self.filename)]
        lines = [float(i) for i in lines]

        #~ print lines
        yf = fft(lines)
        yf_power = np.abs(yf)**2
        energy_yf = 0

        for i in range(N/2):
            energy_yf += yf_power[i]
        #~ print energy_yf

        energy_nor_yf = []
        for i in range(N/2):
            temp_energy_nor_yf = (yf_power[i]/energy_yf)*100
            energy_nor_yf.append(temp_energy_nor_yf)
        #~ print energy_nor_yf


        plt.subplot(3,1,1)
        plt.plot(lines)

        plt.subplot(3,1,2)
        plt.plot(np.abs(yf))
        plt.ylim([0,100])
        plt.xlim([0,N/2])
        plt.subplot(3,1,3)
        plt.plot(energy_nor_yf)
        plt.ylim([0, max(energy_nor_yf)])
        plt.show()



root = Tk()
FFTGUI(root)
root.mainloop()

我要加载和分析的文件可以在这里找到：http://www.filedropper.com/cosine100hz 这个文件是我在 excel 上生成的一个简单的余弦波，余弦波的结果数据被添加到一个文本文件中，以便可以绘制和分析它。不幸的是，我似乎不知道问题是什么以及为什么我没有得到所需的频率。我会很感激你的帮助。谢谢

Answer 1

我知道从纯样本中获取频率的唯一方法是了解信号中存在的一些频率（例如 EEG 数据中的电网频率伪影）。

[编辑]

由于您的信号中有一个已知频率，您可能会找到采样率（或者更确切地说是采样间隔）。如果你使用numpy.fft.fft()（我猜scipy.fft()方法是它的别名），你可以使用numpy.fft.fftfreq()获取各个分量的频率。

numpy.fft.fftfreq(n, d=1.) 的第一个参数是采样数，第二个参数 (d) 是采样间隔 (1/f)。你需要找到一个合适的d。