Signal Processing Onramp: 2. 지진예제 - 스펙트럼 분석 워크플로

2004년 수마트라에서 일어난 지진이 알래스카 세개의 지진 관측소에서 관측되었다고 한다.

표면파 조사를 위해서 신호처리가 필요하다.

 

신호처리 워크 플로

1. MATLAB으로 신호를 가져온다.(Import signals)

2. 신호 전처리를 한다.(Preprocess signals)

3.시간 도메인 -> 주파수 도메인으로 신호 분석한다.(Analyze spectrum)

4. 신호를 필터링 한다.(Filter  signals)

3~4는 다시 2단계로 이동하기도 함

5. 응용

5.1 지진파 발생  시간 역산하기 등

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• 신호 가져오기
• 신호 전처리하기

데이터 파일:

지진 데이터 세트는 파일 4개에 저장된다.

seismicstation_ts.csv 파일에는 각 지진계의 시간 스텝이 들어있다.

나머지 3개 파일에는 세 지진 관측소 각각의 지진계 측정값이 들어있다,

 

아... 이거 로컬에서 데이터를 가지고 오고싶은데 웹에서 진행하다 보니까 로컬로 가져올 방법이 없다...

 

Import signals
Instructions are in the task pane to the left. Complete and submit each task one at a time.

Task 1
Ts = readmatrix('seismicstation_ts.csv')


Task 2
harpTs = Ts(1)


Task 3
harp = readtimetable("harp.csv","SampleRate",1/harpTs)


Task 4
plot(harp.Time,harp.Signal)

Further Practice

신호 전처리 해보자

 

 

tstart = seconds(2000)
tend = seconds(4000)

timeLimits = timerange(tstart,tend)
harp = harp(timeLimtis, :)
plot(harp.time,harp.signal)

결과값

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• 파워 스펙트럼 보기

Ts = readmatrix("seismicstation_ts.csv");
harp = readtimetable("harp.csv","SampleRate",1/Ts(1));
timeLimits = timerange(seconds(2000),seconds(4000));
harp = harp(timeLimits,:);
plot(harp.Time,harp.Signal)

pspectrum(harp)

pspectrum(harp,"FrequencyLimits",[0 1])

첫번째 플롯을 보면 딱히 뭔가 의미를 가지지 않는거 처럼 보인다.

지진의 주파수는 매우 작기 때문에 pspectrum(harp,"FrequencyLimits",[0 1]) 를 통해서 0~1Hz 대역만 확대해 보자

 

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• 신호 비교

Ts = readmatrix("seismicstation_ts.csv")
harp = readtimetable("harp.csv","SampleRate",1/Ts(1));
pax = readtimetable("pax.csv","SampleRate",1/Ts(2));
wanc = readtimetable("wanc.csv","SampleRate",1/Ts(3));

tiledlayout(3,1)


nexttile
plot(harp.Time,harp.Signal)
title("HARP")
nexttile
plot(pax.Time,pax.Signal)
title("PAX")
nexttile
plot(wanc.Time,wanc.Signal)
title("WANC")

tiledlayout 덕분에 잘 하나의 화면에 타일화 되어서 보이게 된다.

 

quakes = synchronize(harp,pax)
figure
pspectrum(quakes,"FrequencyLimits",[0 1])

synchronize를 통해서 두 표를 합쳤다.

figure 를 앞에 선언하면 새 창에 plot이 출력된다.

pspectrum에 quake가 벡터인데 이를 인자를 받아서 바로 출력이 가능한걸 볼수있다.