模块二 (Part 2): 信号处理与实战应用

本节核心： 深入学习MATLAB中信号处理的核心应用，并通过一个完整的实战案例，将数据读取、处理、计算和可视化等技能融会贯通，解决实际的声学工程问题。

2.4 MATLAB信号处理基础应用

MATLAB的 Signal Processing Toolbox™ 是声学工程师的"瑞士军刀"，提供了进行专业声学分析所需的各种核心工具。

数字滤波

滤波是信号处理中最常见的操作之一，用于从信号中分离出感兴趣的频率成分。

设计滤波器：

• • designfilt: (推荐) 一个统一的、强大的滤波器设计函数。
• • 传统函数: fir1 (FIR滤波器), butter (巴特沃斯IIR滤波器), cheby1 (切比雪夫IIR滤波器) 等。

 

应用滤波器：

• • filter: 标准的因果滤波器函数。
• • filtfilt: 零相位滤波函数。它先正向滤波一次，再反向滤波一次，可以完全消除由滤波带来的相位延迟，在信号分析中非常常用。

 

代码示例：设计并应用一个A计权滤波器

FFT与频谱分析

快速傅里叶变换 (FFT) 是将信号从时域转换到频域的基石。

• • fft: 计算快速傅里叶变换。
• • 窗函数 (hann, hamming 等): 在FFT前对信号分段加窗，可以有效减少因信号截断带来的频谱泄漏效应，让频谱峰值更准确。
• • pwelch: 封装了加窗、分段、FFT、平均等一系列操作，是计算信号功率谱密度 (PSD) 的推荐方法，结果更平滑可靠。

代码示例：对比加窗与不加窗对FFT结果的影响