等价于 scipy.signal welch 到 matlab pwelch

Question

我有以下 MATLAB 代码来计算信号的 PSD：

x = linspace(0, 10, 100001);
dt = x(2) - x(1);
Fs = 1 / dt;
a1 = 1;
f1 = 500;
a2 = 10;
f2 = 2000;
y = a1 * sin(2*pi*f1*x) + a2 * sin(2*pi*f2*x);

nblock=1024;
overlap=128;
windowsel=hann(nblock);
[Pxx,f]=pwelch(y,windowsel,overlap,nblock,Fs,'onesided');
figure()
semilogy(f,Pxx, '-o')

我试图在 scipy.signal 中使用 welch 重现相同的计算。然而，对于低频，行为显然不一样。我检查过 hanning window 在两者中是相同的。为了重现结果，我还可以更改哪些其他参数？

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.signal import welch, hanning

x = np.linspace(0, 10, 100001)
dt = x[1] - x[0]
fs = 1 / dt

a1 = 1
f1 = 500

a2 = 10
f2 = 2000

y = a1 * np.sin(2*np.pi*f1*x) + a2 * np.sin(2*np.pi*f2*x)

datos = y

nblock = 1024
overlap = 128
win = hanning(nblock, True)

f, Pxxf = welch(datos, fs, window=win, noverlap=overlap, nfft=nblock, return_onesided=True)

plt.semilogy(f, Pxxf, '-o')

plt.grid()
plt.show()

MATLAB:

PYTHON:

Answer 1

您的参数似乎正确，我可以在 Python 中重现您的结果。

差异的解释可能是 MATLAB 和 SciPy 中 Welch 方法的不同实现。查看图表并且行为表现仅接近于零，我发现这很可能。

您可以尝试稍微调整一下输入值（window 长度、采样频率、FFT 长度），看看问题是否仍然存在。如果不是，您可能已经在函数中发现了边缘情况（可能是数字错误），除了深入研究实现细节之外，您无能为力，这在 MATLAB 的情况下是不可能的。

Answer 2

如 GitHub 问题 https://github.com/scipy/scipy/issues/8045#issuecomment-337319294

中所述，使用 detrend=False 时问题已解决

等价于 scipy.signal welch 到 matlab pwelch

equivalence scipy.signal welch to matlab pwelch

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matlab

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scipy