Форум программистов, компьютерный форум, киберфорум
Python
Войти
Регистрация
Восстановить пароль
Блоги Сообщество Поиск Заказать работу  
 
Рейтинг 4.67/48: Рейтинг темы: голосов - 48, средняя оценка - 4.67
0 / 0 / 0
Регистрация: 02.12.2015
Сообщений: 10

Обратное преобразование Фурье

01.02.2016, 22:32. Показов 9360. Ответов 1
Метки нет (Все метки)

Студворк — интернет-сервис помощи студентам
Всем привет, друзья!

В недавнем времени я начал изучать программирование с Python, поэтому просьба строго не судить за вопросы, если они окажутся поверхностными.

Несколько дней бьюсь над преобразованием Фурье - не выходит. Суть задачи состоит в том, чтобы реализовать обратное преобразование Фурье (неважно - ОБПФ или ОДПФ), выделив первую гармонику.

Задача применяется к электрике. Т.е. я, например, получаю в качестве входного массива набор данных тока Ia, далее делаю преобразование Фурье, оставляя только основную гармонику - 50 Гц. Проще говоря - фильтр.

Если говорить проще,то задача сводится к тому,чтобы получить из того что слева - то, что справа:
Вложение 642887

Изначально я пытался реализовать это дело с помощью библиотеки numpy и функций fft и ifft.
Python
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
###############ОБРАТНОЕ БПФ ДЛЯ 50 Герц################
# Определяем функцию нахождения 50 Гц гармоники
def garmonika(In_Mass):   
# находим спектр                                                    
    Spec=fft(In_Mass)    
# длина входного массива для итерации                                                     
    M=len(In_Mass)   
# Берем две первые составляющие массива постоянная +1 гармоника , на месте остальных пишем 0.                                                                        
    Filt_spectrum = [Spec[i] if i >= 0 and i <= 1 else 0 for i in range(M)]   
# делаем ОБПФ отфильтрованного спектра по всей длине массива. 
    Filt_signal = ifft(Filt_spectrum, n=M)      
# в качестве результата функции получаем массив фильтрованного сигнала                              
    return Filt_signal                                                        
 
##############Фильтруем Ia###########################  
  
Filt_signal1 = garmonika(Ia)
        ###строим график для Ia###
fig = plt1.figure() 
plt1.plot(arange(M),Filt_signal1)
plt1.xlabel('Time, ms')
plt1.ylabel('Ia, Ampere')
plt1.title('50 Hz harmonic')
plt1.grid(True)
Т.е. суть свелась к тому, чтобы из спектра полученного сигнала оставить нужные составляющие и сделать обратное преобразование.
Что из этого вышло. Вот входной сигнал, из массива которого я построил график без преобразования:

А вот что получилось в результате:


Т.е. что-то есть похожее на правду, но нарисована только часть графика и то с бОльшим периодом.


Далее я попытался реализовать Фурье без встроенных функций. Делал это по формуле ОДПФ:

Python
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
N=48
Ak=list()
for k in range(0,N):
    for i in range(0,N):
        Ak_cycle=(1/N)*np.sum(Ia[i]*np.cos(2*np.pi*k*i/N))
        Ak.append(Ak_cycle)
  
Bk=list()
for k in range(0,N):
    for i in range(0,N):
        Bk_cycle=(-1/N)*np.sum(Ia[i]*np.sin(2*np.pi*k*i/N))
        Bk.append(Bk_cycle)
 
InvF=list()        
for n in range(0,N):
    for k in range(0,N):
        InvF_cycle=np.sum(Ak[k]*np.cos(2*np.pi*k*n/N)-Bk[k]*np.sin(2*np.pi*k*n/N))
        InvF.append(InvF_cycle)
  
plt1.plot(arange(0,len(InvF)),InvF)
plt1.xlabel('Time, ms')
plt1.ylabel('Ia, Ampere')
plt1.title('50 Hz harmonic')
plt1.grid(True) 
 
 
plt1.show()
Вот что получилось:


Далее я решил посмотреть на график коэффициента Cк, рассчитывая увидеть что-то похожее на спектр, который определяется следующей формулой:
Название: 447a1f2064072c2f4a5b03f9237c70c8.png
Просмотров: 146

Размер: 733 байт
Python
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
N=len(Ia)
Ak=list()
for k in range(0,N):
    for i in range(0,N):
        Ak_cycle=(1/N)*np.sum(Ia[i]*np.cos(2*np.pi*k*i/N))
        Ak.append(Ak_cycle)
  
Bk=list()
for k in range(0,N):
    for i in range(0,N):
        Bk_cycle=(-1/N)*np.sum(Ia[i]*np.sin(2*np.pi*k*i/N))
        Bk.append(Bk_cycle)
        
Ck=list()
for k in range(0,N):
    Ck_cycle=Ak[k]+Bk[k]*1j
    Ck.append(Ck_cycle)
 
  
plt1.plot(arange(0,len(Ck)),Ck)
plt1.xlabel('Time, ms')
plt1.ylabel('Ia, Ampere')
plt1.title('50 Hz harmonic')
plt1.grid(True) 
 
 
plt1.show()
И какого было мое удивление, когда я увидел следующее:


Т.е. ожидая увидеть результат прямого ДПФ получился результат ОДПФ - полностью восстановленный график исходного сигнала. Тут я и впал в ступор... Даже если взять последний результат, то выделить из него 1 гармонику не получается.

Надеюсь на вашу помощь! Спасибо!
0
Programming
Эксперт
39485 / 9562 / 3019
Регистрация: 12.04.2006
Сообщений: 41,671
Блог
01.02.2016, 22:32
Ответы с готовыми решениями:

Обратное преобразование Лапласа
Пытаюсь запустить программу обратного преобразования Лапласа, тексты кодов по этой сылке. Первая программа &quot;Тестирование...

Преобразование Фурье
Добрый день. Дан набор точек x и y для кривой, необходимо с помощью преобразование Фурье добиться своеобразного &quot;сглаживания&quot;...

Быстрое преобразование Фурье. Как узнать амплитуды и частоты?
Произвёл быстрое преобразование. Получил значения. Как из этого графика определить амплитуду и частоту?

1
0 / 0 / 0
Регистрация: 02.12.2015
Сообщений: 10
01.02.2016, 22:40  [ТС]
Первая картинка:
То что получаем, и то что нужно:
Миниатюры
Обратное преобразование Фурье  
0
Надоела реклама? Зарегистрируйтесь и она исчезнет полностью.
inter-admin
Эксперт
29715 / 6470 / 2152
Регистрация: 06.03.2009
Сообщений: 28,500
Блог
01.02.2016, 22:40
Помогаю со студенческими работами здесь

Как получить график спектра (преобразование Фурье, NumPy)
Всем привет! Вопрос может показатся глупым, но, тем не менее, мне не удалось найти внятного объяснения в интернете. Есть массив фаз...

Обратное дискретное преобразование Фурье без использования быстрого преобразования Фурье (функции ifft)
Здравствуйте! Возникла необходимость получить правильно обратное дискретное преобразование Фурье, чтобы в дальнейшем рассчитать фильтр....

Обратное преобразование Фурье
Собственно сабж, совсем что то не могу разобраться с этими преобразованиями. Посоветуйте что и где и почитать.или приму обьяснения здесь))))

Обратное преобразование Фурье
Помогите найти ошибку!!! Написала функцию, которая высчитывает БПФ - в результате получила верные значения. Т.е. функция считает верно....

Обратное преобразование Фурье
Не пойму как сделать обратное преобразование Фурье в Scilab 5.5.2. Создаю массив f с комплексными числами (в данном случае только с...


Искать еще темы с ответами

Или воспользуйтесь поиском по форуму:
2
Ответ Создать тему
Новые блоги и статьи
SDL3 для Web (WebAssembly): Обработчик клика мыши в браузере ПК и касания экрана в браузере на мобильном устройстве
8Observer8 02.02.2026
Содержание блога Для начала пошагово создадим рабочий пример для подготовки к экспериментам в браузере ПК и в браузере мобильного устройства. Потом напишем обработчик клика мыши и обработчик. . .
Философия технологии
iceja 01.02.2026
На мой взгляд у человека в технических проектах остается роль генерального директора. Все остальное нейронки делают уже лучше человека. Они не могут нести предпринимательские риски, не могут. . .
SDL3 для Web (WebAssembly): Вывод текста со шрифтом TTF с помощью SDL3_ttf
8Observer8 01.02.2026
Содержание блога В этой пошаговой инструкции создадим с нуля веб-приложение, которое выводит текст в окне браузера. Запустим на Android на локальном сервере. Загрузим Release на бесплатный. . .
SDL3 для Web (WebAssembly): Сборка C/C++ проекта из консоли
8Observer8 30.01.2026
Содержание блога Если вы откроете примеры для начинающих на официальном репозитории SDL3 в папке: examples, то вы увидите, что все примеры используют следующие четыре обязательные функции, а. . .
SDL3 для Web (WebAssembly): Установка Emscripten SDK (emsdk) и CMake для сборки C и C++ приложений в Wasm
8Observer8 30.01.2026
Содержание блога Для того чтобы скачать Emscripten SDK (emsdk) необходимо сначало скачать и уставить Git: Install for Windows. Следуйте стандартной процедуре установки Git через установщик. . . .
SDL3 для Android: Подключение Box2D v3, физика и отрисовка коллайдеров
8Observer8 29.01.2026
Содержание блога Box2D - это библиотека для 2D физики для анимаций и игр. С её помощью можно определять были ли коллизии между конкретными объектами. Версия v3 была полностью переписана на Си, в. . .
Инструменты COM: Сохранение данный из VARIANT в файл и загрузка из файла в VARIANT
bedvit 28.01.2026
Сохранение базовых типов COM и массивов (одномерных или двухмерных) любой вложенности (деревья) в файл, с возможностью выбора алгоритмов сжатия и шифрования. Часть библиотеки BedvitCOM Использованы. . .
SDL3 для Android: Загрузка PNG с альфа-каналом с помощью SDL_LoadPNG (без SDL3_image)
8Observer8 28.01.2026
Содержание блога SDL3 имеет собственные средства для загрузки и отображения PNG-файлов с альфа-каналом и базовой работы с ними. В этой инструкции используется функция SDL_LoadPNG(), которая. . .
КиберФорум - форум программистов, компьютерный форум, программирование
Powered by vBulletin
Copyright ©2000 - 2026, CyberForum.ru