matplotlib.axes.Axes.psd

Axes.psd(x, *, NFFT=None, Fs=None, Fc=None, detrend=None, window=None, noverlap=None, pad_to=None, sides=None, scale_by_freq=None, return_line=None, data=None, **kwargs)

绘制功率谱密度。

使用 Welch 平均周期图法计算功率谱密度 \(P_{xx}\)。向量 x 被分成 NFFT 长度的段。每个段通过函数 detrend 去趋势，并通过函数 window 加窗。noverlap 指定了段之间的重叠长度。将每个段 \(i\) 的 \(|\mathrm{fft}(i)|^2\) 进行平均以计算 \(P_{xx}\)，并进行缩放以校正因加窗导致的功率损失。

如果 len(x) < NFFT，它将被零填充到 NFFT。

参数:

x一维数组或序列

包含数据的数组或序列

Fs浮点数，默认值：2

采样频率（每时间单位的采样点数）。用于计算傅里叶频率 *freqs*，单位为每时间单位的周期数。

window可调用对象或 ndarray，默认值：window_hanning

一个函数或长度为 NFFT 的向量。要创建窗向量，请参阅window_hanning、window_none、numpy.blackman、numpy.hamming、numpy.bartlett、scipy.signal、scipy.signal.get_window 等。如果作为参数传递的是函数，它必须将数据段作为参数，并返回该段的加窗版本。

sides{'default', 'onesided', 'twosided'}，可选

返回频谱的哪一侧。'default' 对实数数据是单侧的，对复数数据是双侧的。'onesided' 强制返回单侧频谱，而 'twosided' 强制返回双侧频谱。

pad_to整数，可选

执行 FFT 时数据段填充到的点数。这可能与指定所用数据点数量的 NFFT 不同。虽然这不会增加频谱的实际分辨率（可分辨峰值之间的最小距离），但可以在图中提供更多点，从而显示更多细节。这对应于对 fft 的调用中的 n 参数。默认值为 None，它将 pad_to 设置为等于 NFFT。

NFFT整数，默认值：256

FFT 中每个块中使用的数据点数。2 的幂次方效率最高。这**不**应用于零填充，否则结果的缩放将不正确；请改用 *pad_to*。

detrend{'none', 'mean', 'linear'} 或可调用对象，默认值：'none'

在进行 FFT 之前应用于每个段的函数，旨在去除均值或线性趋势。与 MATLAB 中 detrend 参数是向量不同，在 Matplotlib 中它是一个函数。mlab 模块定义了 detrend_none、detrend_mean 和 detrend_linear，但你也可以使用自定义函数。你也可以使用字符串来选择其中一个函数：'none' 调用 detrend_none，'mean' 调用 detrend_mean，'linear' 调用 detrend_linear。

scale_by_freq布尔值，默认值：True

结果密度值是否应按缩放频率进行缩放，这将以 1/Hz 为单位给出密度。这允许对返回的频率值进行积分。为了与 MATLAB 兼容，默认值为 True。

noverlap整数，默认值：0（无重叠）

段之间的重叠点数。

Fc整数，默认值：0

*x* 的中心频率，它会偏移绘图的 x 范围，以反映信号采集、滤波和下采样到基带时使用的频率范围。

return_line布尔值，默认值：False

是否在返回值中包含绘制的线条对象。

返回:

Pxx一维数组

缩放前功率谱 \(P_{xx}\) 的值（实数值）。

freqs一维数组

与 Pxx 中元素对应的频率。

lineLine2D

此函数创建的线条。仅当 *return_line* 为 True 时返回。

其他参数:

data可索引对象，可选

如果给定，以下参数也接受字符串 s，如果 s 是 data 中的一个键，则将其解释为 data[s]。

x

**kwargs

关键字参数控制 Line2D 的属性

属性	描述
agg_filter	一个过滤函数，它接受一个 (m, n, 3) 浮点数组和一个 dpi 值，并返回一个 (m, n, 3) 数组以及图像左下角的两个偏移量
alpha	浮点数或 None
animated	布尔值
antialiased 或 aa	布尔值
clip_box	BboxBase 或 None
clip_on	布尔值
clip_path	Patch 或 (Path, Transform) 或 None
color 或 c	color
dash_capstyle	CapStyle 或 {'butt', 'projecting', 'round'}
dash_joinstyle	JoinStyle 或 {'miter', 'round', 'bevel'}
dashes	浮点数序列（点中的开/关墨迹）或 (None, None)
data	(2, N) 数组或两个一维数组
drawstyle 或 ds	{'default', 'steps', 'steps-pre', 'steps-mid', 'steps-post'}，默认值: 'default'
figure	Figure 或 SubFigure
fillstyle	{'full', 'left', 'right', 'bottom', 'top', 'none'}
gapcolor	颜色 或 None
gid	str
in_layout	布尔值
label	object
linestyle 或 ls	{'-', '--', '-.', ':', '', (offset, on-off-seq), ...}
linewidth 或 lw	浮点数
marker	标记样式字符串，Path 或 MarkerStyle
markeredgecolor 或 mec	color
markeredgewidth 或 mew	浮点数
markerfacecolor 或 mfc	color
markerfacecoloralt 或 mfcalt	color
markersize 或 ms	浮点数
markevery	None 或 int 或 (int, int) 或 slice 或 list[int] 或 float 或 (float, float) 或 list[bool]
mouseover	布尔值
path_effects	AbstractPathEffect 列表
picker	浮点数或 callable[[Artist, Event], tuple[bool, dict]]
pickradius	浮点数
rasterized	布尔值
sketch_params	(scale: 浮点数, length: 浮点数, randomness: 浮点数)
snap	布尔值或 None
solid_capstyle	CapStyle 或 {'butt', 'projecting', 'round'}
solid_joinstyle	JoinStyle 或 {'miter', 'round', 'bevel'}
transform	未知
url	str
visible	布尔值
xdata	一维数组
ydata	一维数组
zorder	浮点数

另请参阅

specgram

默认重叠方式不同；不返回段周期图的均值；返回段的时间；以及绘制颜色映射而不是线条。

magnitude_spectrum

绘制幅度谱。

csd

绘制两个信号之间的谱密度。

备注

对于绘图，功率以分贝表示为 \(10\log_{10}(P_{xx})\)，尽管返回的是 Pxx 本身。

参考

Bendat & Piersol -- 随机数据：分析和测量程序, John Wiley & Sons (1986)

使用 matplotlib.axes.Axes.psd 的示例

功率谱密度 (PSD)

功率谱密度 (PSD)