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Pythonのnumpyで高速フーリエ変換(FFT)をしたい

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naoya7076

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電圧と時間のデータからFFTで周波数を推定したい

電圧と時間のデータ(下のリンク参照)を元にフーリエ変換をして周波数を推定したいです
Jupyter notebookでfftを行ったところ、下の2つ目のの結果になってしまい、0のところに最大値が出てしまいます。

電圧と時間の関係のは1つめのグラフで、これを見る限りでは2Hz辺りにピークが来そうなのですが、予想通りになりません。
コードに問題があると思うのですが、自分で考えた限りでは分からなかったので教えていただきたいです。

test_data = pd.read_csv("CSVファイルへのパス")
x = test_data["time"]
y = test_data["volt"]
N = len(y)
dt = x[1]-x[0]

t = np.arange(0,N*dt,dt)
Y = np.array(y)

F = np.fft.fft(Y)
Amp = np.abs(F)
freq = np.fft.fftfreq(N,d=dt)

#PLot
plt.figure(figsize=(18,3),facecolor="white")
plt.plot(x,y,'b-', linewidth=1)
plt.xlabel('Time')
plt.ylabel('Volt')
plt.grid(True)

#FFT graph
fig, ax = plt.subplots(nrows=4, sharex=True, figsize=(6,6))
ax[0].plot(F.real, label="Real part")
ax[0].legend()
ax[1].plot(F.imag, label="Imaginary part")
ax[1].legend()
ax[2].plot(freq, label="Frequency")
ax[2].legend()
ax[3].plot(Amp, label="Amp")
ax[3].legend()
ax[3].set_xlabel("Number of data")
plt.show()

イメージ説明

電圧データ

DC成分を引いた場合

test_data_middle = pd.read_csv("CSVファイルへのパス")
x = test_data_middle["time"]
y = test_data_middle["volt"]
N = len(y)
dt = x[1]-x[0]

t = np.arange(0,N*dt,dt)
#DCを削除する為に元データの平均を引く
Y = np.array(y)
Y_block_offset = Y - Y.mean()


F = np.fft.fft(Y_block_offset)
Amp = np.abs(F)
freq = np.fft.fftfreq(N,d=dt)

#PLot
plt.figure(figsize=(18,3),facecolor="white")
plt.plot(x,Y_block_offset,'b-', linewidth=1)
plt.xlabel('Time')
plt.ylabel('Volt')
plt.grid(True)

#FFT graph
fig, ax = plt.subplots(nrows=4, sharex=True, figsize=(6,6))
ax[0].plot(F.real[0:20], label="Real part")
ax[0].legend()
ax[1].plot(F.imag[0:20], label="Imaginary part")
ax[1].legend()
ax[2].plot(freq[0:20], label="Frequency")
ax[2].legend()
ax[3].plot(Amp[0:20], label="Amp")
ax[3].legend()
ax[3].set_xlabel("Number of data")

plt.show()

結果

イメージ説明

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  • ozwk

    2019/01/23 12:43 編集

    * Ampをプロットしてください
    * [0:10]という謎範囲じゃなくてとりあえず全部プロットしてください

    キャンセル

回答 1

checkベストアンサー

0

下の2つ目のの結果になってしまい、0のところに最大値が出てしまいます。

電圧のグラフ見る限りDC成分がかなり大きいので0Hzの値が大きくなるのは当然です。
試しに元の電圧の平均をとって引いた電圧をFFTかけてみてください。

電圧と時間の関係のは1つめのグラフで、これを見る限りでは2Hz辺りにピークが来そうなのですが、

山と山の間隔がざっくり1秒なので1Hzでは?
全体表示したら大体2Hzぐらいのところにピークでましたね。

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  • 2019/01/23 13:46

    すみません電圧のグラフ(1つめのグラフ)を間違えていたので修正しました

    キャンセル

  • 2019/01/24 14:44

    全体を表示しても0Hzのところにピークあるように見えるのですが
    これが2Hz辺りだとグラフではなく数学的に分かるためにはどうすればよいのでしょうか?

    キャンセル

  • 2019/01/24 15:05

    横軸を周波数にすればいいとかそういう話ではなく?

    キャンセル

  • 2019/01/24 17:45

    この横軸は周波数だと勘違いしていました。
    この横軸を周波数にすることはできるのでしょうか?

    キャンセル

  • 2019/01/24 17:55 編集

    いやあなた時間-電圧のグラフ描けてますよね?
    それができてて周波数-振幅ができないんですか?

    キャンセル

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