执行FFT后Y轴数值异常：振动数据频谱匹配问题求助

以下是针对FFT幅值与WTG分析仪自频谱不匹配问题的具体解决步骤，覆盖这类振动分析仪器的常见校准要点：

• 确认窗函数使用与能量补偿
  WTG分析仪默认会给时域数据加窗（多数为汉宁窗），若直接用原始时域数据做FFT，必然和仪器结果存在差异。先给数据添加对应窗函数，再做能量补偿：

  import numpy as np
  from scipy.signal import get_window
  from scipy.fft import rfft, rfftfreq
  
  # x为读取到的时域振动数据，fs为采样率
  window_type = 'hann'  # 可对照WTG仪器设置确认实际窗类型
  window = get_window(window_type, len(x))
  x_windowed = x * window
  
  # WTG常用的窗能量补偿因子计算方式
  window_compensation = 2 / np.sum(window) * len(window)
  

• 按WTG谱类型计算正确幅值
  WTG输出的自频谱通常是功率谱密度（PSD）或均方根（RMS）谱，而非单纯的FFT幅值，分场景处理：

  1. 若为PSD输出：

     fft_result = rfft(x_windowed)
     freq_axis = rfftfreq(len(x), 1/fs)
     
     # 结合采样率与窗能量计算PSD
     psd = (np.abs(fft_result) ** 2) / (fs * np.sum(window ** 2))
     # 单边谱补偿：DC和Nyquist分量除外，其余乘以2
     psd[1:-1] *= 2
     

  2. 若为RMS谱输出：

     rms_spectrum = np.sqrt(psd)
     

  3. 若为线性幅值谱输出：

     linear_spectrum = (2 * np.abs(fft_result) * window_compensation) / len(x)
     # DC分量不乘2
     linear_spectrum[0] /= 2
     

• 关键验证步骤

  • 核对WTG仪器设置：确认窗类型、谱类型（PSD/RMS/线性幅值）、是否开启平均功能（若仪器开启平均，代码需对应做多次FFT平均）
  • 用已知信号校准：给WTG输入已知幅值、频率的正弦波，用代码计算后对比结果，快速定位校准参数是否正确

内容的提问来源于stack exchange，提问作者prashanth ramakrishnan