FFT是快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform)的缩写,是一种数学算法。傅里叶分析是将信号分解成多个不同频率的正弦波,FFT是用来加速傅里叶分析的计算。
FFT大小指的是进行FFT计算时所需要的采样点数。对于采样频率为f的信号,进行FFT时将信号分成N个采样点,则FFT大小为N。FFT大小直接影响到FFT的分辨率,即可以分析的最小频率。
FFT计算的步骤是将时域的信号转换为频域的信号,这个转换遵循奈奎斯特采样定理,即采样频率至少为信号中最高频率成分的两倍。FFT的分辨率由采样率和FFT大小共同决定,分辨率越高,分析出的频率也越精确。
假设要对一个采样率为Fs的信号进行频谱分析,希望分析的频率范围为0到Fs/2,那么可以选择FFT大小为N。对于一个长度为N的信号,FFT计算出N个频段的幅度信息,由于对称性,只需要分析前N/2个频段,即0到Fs/2。
如果FFT大小N比采样点数少,那么信号将不会被完整地分解为N个采样点,会导致频率分辨率的降低。例如,如果FFT大小为N/2,则只能得到Fs/N的频率分辨率。
另一方面,如果采用过高的FFT大小,会造成计算时间的浪费并且不能获得更多的频率信息。因此,需要根据采样频率及信号中的主要频率成分来选择合适的FFT大小。
对于需要进行频谱分析的信号,仅仅知道采样率是不够的,还需要了解信号的主要频率成分。选择合适的FFT大小需要考虑到采样率和信号频率。对于主频率低的信号,可以选用较大的FFT大小,并且相应地减小采样率,从而获得更高的频率分辨率;对于主频率高的信号,可以选用较小的FFT大小以获得更高的采样率,这样可以更好地保留信号中的细节信息。
在实际操作中,可以尝试多个FFT大小并比较得到的频谱结果,以挑选出最合适的FFT大小。另外,还可以使用叠加频谱的方法进一步提高频谱分析的准确性。