检测正弦信号频率和相位的简单有效算法[关闭]

Question

我需要一种算法来检测纯正弦信号的频率和相位。输入信号的频率在 0 到 100 Hz 之间变化。

以 20kHz 的频率捕获信号的值（因此我每秒获得 20.000 个值） - 这是给定的，无法更改。我需要检测此输入信号的频率和相位，并使用 PWM 生成与输入信号频率相同的 MCU 中断。

谁能建议使用什么算法来做这个简单而有效的？也许是 Goertzel 算法？

Answer 1

Goertzel 算法适用于检测预定频率（或少数频率）。
要查找正弦波的未知频率，您可以使用Fourier transform。

幅度最大的峰值对应于正弦频率，而该谐波的相位 - 对应于它的相位。

从 FT 结果得出的相位可能容易受到噪声的影响。更稳健的方法 - 使用与零相位正弦波（具有相同频率）的互相关来获得相移。

C 上有很多 FFT 实现。快速的一个是 fftw.org（声称可移植到任何 C 编译器），但我怀疑您是否真的需要如此复杂的微控制器库。采用任何 40 行代码好的 Cooley-Tukey 实现，例如 this one

附：如果你的信号真的是完美的单频正弦信号，没有明显的噪声，那么并行主题中提出的过零方法会更好。