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振動波形のヒルベルト変換から対数減衰率を求めるPythonコード

減衰自由振動現象の重要な特性に減衰率があります。減衰特性は物性から求めることが難しいので、実際に系を振動させて測定することが一般的です。ここでは減衰自由振動の波形に対してヒルベルト変換を行い、対数減衰率を計算するPythonコードを紹介します。

ものづくりの現場で、精密な計測器はないけど今すぐに音声を録音して周波数分析したい！さらにwavファイルに保存して後でゆっくり分析したい！というPython使いのための記事です。ここでは当ブログのコードを寄せ集めてこのようなニーズにマッチするプログラムを紹介します。

スペクトログラムは時間×周波数×振幅と数多くの情報を得ることが可能な便利な分析手法です。ここでは信号処理の技術でスペクトログラムのピークを自動検出するPythonコードを紹介します。

科学技術計算では波形からピークを読み取る必要性に迫られます。Pythonではscipyのsignal.argrelmaxを使って簡単にピーク検出が可能です。ここではFFT波形を例に自動でピーク検出する方法を紹介します。

特徴量抽出に役立つバンドパスフィルタと逆の作用をするバンドストップフィルタも習得していきます。フィルタには実際難しい理論がありますが、PythonのSciPyなら簡単に使うことが可能です。

ローパス、ハイパスフィルタの応用となるバンドパスフィルタは信号のノイズ除去以外にも、特徴量の抽出に役立ちます。フィルタには実際難しい理論がありますが、PythonのSciPyなら簡単に使うことが可能です。

信号の高周波成分のみを抽出したい時はハイパスフィルタを利用します。フィルタ処理は難しい理論がありますが、PythonのSciPyであれば使うだけなら簡単にできます。

WATLABブログでは時間波形の抽出、オーバーラップ処理、窓関数処理を紹介して来ました。この記事ではそれらのまとめとして、信号処理分野の代表的な計算であるFFT（高速フーリエ変換）を説明します。

FFTの時に使う窓関数は以前自作する方法を紹介しましたが、一般的な窓関数はSciPyというパッケージに豊富にあります。今回はSciPyの窓関数の使い方を説明します。