柵欄效應(yīng)

　　圖示：柵欄效應(yīng)示意圖

　　柵欄效應(yīng)描述的是信號(hào)采樣時(shí)只能得到采樣點(diǎn)的信息，而忽略了采樣間隔中數(shù)據(jù)信息的現(xiàn)象。不管是時(shí)域采樣還是頻域采樣，都有相應(yīng)的柵欄效應(yīng)，只是當(dāng)時(shí)域采樣滿足采樣定理時(shí)，柵欄效應(yīng)不會(huì)有什么影響。而頻域采樣的柵欄效應(yīng)則影響很大，“擋住”或丟失的頻率成分有可能是重要的或具有特征的成分，使信號(hào)處理失去意義。減小柵欄效應(yīng)可用提高采樣間隔也就是頻率分辨力的方法來(lái)解決。間隔小，頻率分辨力高，被“擋住”或丟失的頻率成分就會(huì)越少。但會(huì)增加采樣點(diǎn)數(shù)，使計(jì)算工作量增加。解決此項(xiàng)矛盾可以采用如下方法：在滿足采樣定理的前提下，采用頻率細(xì)化技術(shù)(ZOOM)，亦可用把時(shí)域序列變換成頻譜序列的方法。

　　例如：505Hz正弦波信號(hào)的頻譜分析來(lái)說(shuō)明柵欄效應(yīng)所造成的頻譜計(jì)算誤差。

　　設(shè)定采樣頻率fs=5120Hz，軟件中默認(rèn)的FFT計(jì)算點(diǎn)數(shù)為512，其離散頻率點(diǎn)如下式表達(dá)：

　　fi= i.fs/N =i.5120/512=10×i(i= 0，1，2，…，N/2)

　　圖示：505Hz正弦波信號(hào)的頻譜分析示意圖

　　如上圖505Hz正弦波信號(hào)的頻譜分析示意圖所示，位于505Hz位置的真實(shí)譜峰被擋住看不見(jiàn)，看見(jiàn)的只是它們?cè)谙噜忣l率500Hz或510Hz處能量泄漏的值。若設(shè)fs=2560Hz，則頻率間隔df=5Hz，重復(fù)上述分析步驟。這時(shí)在505Hz位置有譜線，我們就能得到它們的精確值。從時(shí)域看，這個(gè)條件相當(dāng)于對(duì)信號(hào)進(jìn)行整周期采樣，實(shí)際中常用此方法來(lái)提高周期信號(hào)的頻譜分析精度。因此，在對(duì)周期信號(hào)傅里葉處理時(shí)，解決柵欄效應(yīng)以致解決泄露效應(yīng)的一個(gè)極為有效的措施是所謂“整周期截取”；而對(duì)于非周期信號(hào)，如果希望減小柵欄效應(yīng)的影響，盡可能多地觀察到譜線，則需要提高頻譜的分辨率，頻譜的分辨率等于處理信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度的倒數(shù)。