為了研究信號的能量(或功率)的頻率分布，并突出信號頻譜圖中的主頻率，需要作功率譜分析。特別是對于有明顯非確定性的隨機信號，由于實際時間系列的信號和噪聲的振幅、相位和頻率變化的隨機性質，導致用經典的傅里葉分析得到幅值譜和相位譜的方法效果不好。此時，需要從統計的角度出發，引進適合于具有隨機性質時間序列的譜分析方法，即功率譜分析方法。它是把傅里葉分析法和統計分析法兩者結合起來考慮的。

一般來說，功率與幅度的平方成正比，相應的譜稱為功率譜。

在時間域，任何實函數x(t)的平均功率由下式定義:

 

當其極限存在時，在任何實際情況中，T都是有限的。式中，為x(t)的瞬時功率；若積分 dt

收斂，則它代表x(t)的總能量。

功率譜分析用于隨機過程，當用于分析的超聲檢測數據是一個均值為零的隨機過程時，功率譜為它的一個統計特征，可以較好地表示反射波特征。

可借鑒幅度譜中特征參量的定義來引入功率譜的特征參量，如主頻率、中心頻率等。除此以外，功率譜本身還可以用下面的參量來描述:

1.加權功率譜平均頻率

計算功率譜對頻率的加權平均值，與全頻帶內計算的功率譜加權平均值進行比較，為后者的A%時所得到的高截頻，即為所求參數。通常A取25、50、75、90等。這個參數也是信號能量按頻率分布的一個標志。

2.指定帶寬能量

指定帶寬能量是指在低截頻和由用戶指定的特定頻率邊界間包含的能量。用來產生一個低頻帶寬能量，以檢測氣孔和裂隙，特別適用于識別薄層的存在。

3.加權功率譜頻率

加權功率譜頻率是指頻率加權功率譜到達全頻帶范圍內頻率加權功率譜的50%處的頻率。

4.有限頻帶能量

有限頻帶能量是指在有限頻帶范圍內功率譜曲線下的總面積。

5.主頻對應的能量

主頻對應的能量是指最大峰值頻率所對應的能量。

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