matplotlib.pyplot.psd

matplotlib.pyplot.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。

通过Welch的平均周期图法计算的功率谱密度 \(P_{xx}\)。向量 x 被分成 NFFT 长度的段。每段通过函数 detrend 去趋势，并通过函数 window 加窗。noverlap 给出段之间的重叠长度。每个段 \(i\) 的 \(|\mathrm{fft}(i)|^2\) 被平均以计算 \(P_{xx}\)，并进行缩放以校正由于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

Fsfloat, 默认值: 2

采样频率（每时间单位的样本数）。它用于计算傅里叶频率，freqs，以每时间单位的周期数表示。

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

一个函数或长度为 NFFT 的向量。要创建窗口向量，请参见 window_hanning, window_none, numpy.blackman, numpy.hamming, numpy.bartlett, scipy.signal, scipy.signal.get_window 等。如果将函数作为参数传递，它必须接受一个数据段作为参数，并返回该段的窗口化版本。

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

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

pad_toint, 可选

执行FFT时数据段填充的点数。这可以与指定使用的数据点数的 NFFT 不同。虽然不会增加频谱的实际分辨率（可分辨峰值之间的最小距离），但这可以在绘图中提供更多点，从而允许更多细节。这对应于调用 fft 时的 n 参数。默认值为 None，它将 pad_to 设置为等于 NFFT。

NFFTint, 默认值: 256

用于每个块中FFT的数据点数。最有效的是2的幂。这*不应该*用于获取零填充，否则结果的缩放将不正确；应改用*pad_to*来实现此目的。

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

在执行fft之前应用于每个片段的函数，旨在去除均值或线性趋势。与MATLAB中*detrend*参数是一个向量不同，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。你还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_freqbool, 默认值: True

生成的密度值是否应按缩放频率进行缩放，以单位 1/Hz 表示密度。这允许对返回的频率值进行积分。默认值为 True，以兼容 MATLAB。

noverlapint, 默认值: 0 (无重叠)

线段之间的重叠点数。

Fcint, 默认值: 0

x 的中心频率，它将图形的 x 轴范围偏移，以反映信号采集后经过滤波和下采样到基带时使用的频率范围。

return_linebool, 默认: False

是否在返回值中包含绘制的线对象。

返回:

Pxx一维数组

功率谱 \(P_{xx}\) 在缩放之前的值（实数值）。

freqs一维数组

与 Pxx 中的元素对应的频率。

lineLine2D

此函数创建的线条。仅当 return_line 为 True 时返回。

其他参数:

数据可索引对象，可选

如果给出，以下参数也接受一个字符串 s，如果 s 是 data 中的一个键，则解释为 data[s]：

x

**kwargs

关键字参数控制 Line2D 属性：

属性	描述
agg_filter	一个过滤函数，它接收一个 (m, n, 3) 浮点数组和一个 dpi 值，并返回一个 (m, n, 3) 数组和两个从图像左下角开始的偏移量
alpha	标量或无
animated	布尔
抗锯齿 或 aa	布尔
clip_box	BboxBase 或 None
clip_on	布尔
clip_path	补丁或（路径，变换）或无
颜色 或 c	color
dash_capstyle	CapStyle 或 {'butt', 'projecting', 'round'}
dash_joinstyle	JoinStyle 或 {'miter', 'round', 'bevel'}
dashes	浮点数序列（点数中的开/关墨水）或 (None, None)
数据	(2, N) 数组或两个一维数组
drawstyle 或 ds	{'default', 'steps', 'steps-pre', 'steps-mid', 'steps-post'}, 默认: 'default'
figure	Figure 或 SubFigure
fillstyle	{'full', 'left', 'right', 'bottom', 'top', 'none'}
gapcolor	color or None
gid	str
in_layout	布尔
标签	对象
linestyle 或 ls	{'-', '--', '-.', ':', '', (偏移, 开-关-序列), ...}
linewidth 或 lw	float
标记	标记样式字符串, Path 或 MarkerStyle
markeredgecolor 或 mec	color
markeredgewidth 或 mew	float
markerfacecolor 或 mfc	color
markerfacecoloralt 或 mfcalt	color
markersize 或 ms	float
markevery	None 或 int 或 (int, int) 或 slice 或 list[int] 或 float 或 (float, float) 或 list[bool]
鼠标悬停	布尔
path_effects	AbstractPathEffect 的列表
picker	float 或 callable[[Artist, Event], tuple[bool, dict]]
pickradius	float
光栅化	布尔
sketch_params	(scale: float, length: float, randomness: float)
snap	布尔值或无
solid_capstyle	CapStyle 或 {'butt', 'projecting', 'round'}
solid_joinstyle	JoinStyle 或 {'miter', 'round', 'bevel'}
transform	未知
url	str
可见	布尔
xdata	一维数组
ydata	一维数组
zorder	float

参见

specgram

默认的重叠方式不同；不返回段周期图的平均值；返回段的时刻；并绘制色图而不是线条。

magnitude_spectrum

绘制幅度谱。

csd

绘制两个信号之间的频谱密度。

注释

备注

这是 axes.Axes.psd 的 pyplot 包装器。

对于绘图，功率以分贝形式绘制为 \(10\log_{10}(P_{xx})\)，尽管返回的是 Pxx 本身。

参考文献

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