菜鸟学 FFT:从纯正弦波到频谱图的一手实战
来源:entropicthoughts.com — 2026-08
📋 概述
作者以初学者的视角完整走了一遍快速傅里叶变换(FFT)的学习与实战过程。他用 R 语言从 5Hz 纯正弦波讲起,解释 FFT 输出复数如何映射到频率、相位与幅度,以及「一条 5Hz 波为何会分裂成 ±5Hz 两条」这一令人困惑的特性。接着他用截断信号引出频谱泄漏与加窗,用加噪复合信号展示如何从噪声中分辨 23Hz 成分,再逐步构建频谱图(spectrogram)来分析一整年每小时建筑增长数据中的日循环、周循环与 3.5 天谐波。最终他还用「把尖峰当脉冲、从所有频率减去常数」的土办法过滤掉了测量台被人撞出来的假信号。
🔑 核心要点
- FFT 输出的每个复数对应一个频率,用幅度与相位看更直观。
- 纯正弦会分裂成±f 两条,是傅里叶变换本身的奇特性质。
- 截断采样导致频谱泄漏,可用窗函数平滑端点消除。
- 频谱图可揭示数据中的日循环、周循环与谐波模式。
- 把毛刺当脉冲、从所有频率减去常数,能过滤掉假信号。
💡 金句
频谱泄漏只是让频谱看起来混乱,并不会真正毁掉任何数据。
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