频率空间自谱和交叉谱

频率空间 (fs) 自谱定义如下

1. EQUATION_DISPLAY
G(x;ω)=g*(x;ω)g(x;ω)
(499)

其中,g*g 的共轭复数。

频率空间 (fs) 交叉谱为

2. EQUATION_DISPLAY
G(x1,x2;ω)=g*(x1;ω)g(x2;ω)x1S,x2S
(500)

为长度为 Tkth 采样时间块定义“有限傅立叶变换”:

3. EQUATION_DISPLAY
g(x;f,T)=01h(x,t)eiωtt
(501)

空间 x1,x2 中任意两点处的随机过程之间的单侧交叉谱密度定义如下

4. EQUATION_DISPLAY
G(x1,x2;f)=limT2TEgk*(x1;f,T)gk(x2;f,T)
(502)

单个点处的随机信号的对应单侧自谱密度为:

5. EQUATION_DISPLAY
G(x,x;f)=limT2TEgk*(x;f,T)gk(x;f,T)=limT2TE|gk(x;f,T)|2
(503)

其中,E 表示用于平均所有指数 k 的期望算子。 该期望算子对于获取两个随机过程(定义如下)之间的相干性非常重要。

由于交叉谱密度通常很复杂,因此较便捷的做法是转换为幅值和相位。 幅值定义如下:

6. EQUATION_DISPLAY
|G(x1,x2;f)|=[ReG(x1,x2;f)]2+[ImG(x1,x2;f)]2
(504)

相位定义如下:

7. EQUATION_DISPLAY
θ(x1,x2;f)=atan(ImG(x1,x2;f)]ReG(x1,x2;f)])
(505)

相干性用于衡量位置 x 处呈现出该时间平均相位的随机信号与位置 x 处随机信号的相关程度。 相干性定义如下

8. EQUATION_DISPLAY
γ2(x1,x2;f)=|G(x1,x2;f)|2G(x1,x1;f)G(x2,x2;f)
(506)