La Trasformata di Fourier è uno degli strumenti matematici più potenti dell'ingegneria e della fisica. Permette di "vedere" un segnale da una prospettiva completamente diversa: invece di guardare come cambia nel tempo, possiamo scoprire di quali frequenze è composto. Clicca sui pulsanti qui sotto per esplorare i concetti chiave.
Sperimenta in tempo reale con segnali e osserva il loro spettro in frequenza.
Controlla la frequenza di campionamento e il numero di campioni per osservare gli effetti del windowing e dell'aliasing.
Quando attivo, il numero di campioni viene automaticamente calcolato per catturare un numero intero di periodi del segnale fondamentale, riducendo gli effetti del windowing.
Carica rapidamente configurazioni tipiche usate in applicazioni reali:
Crea un segnale personalizzato sommando fino a 3 sinusoidi. Il grafico si aggiorna in tempo reale!
Le funzioni di finestra riducono il leakage spettrale attenuando il segnale ai bordi. Seleziona una finestra e osserva l'effetto sul segnale e sullo spettro!
Il secondo export include tutti i parametri di campionamento usati per generare lo spettro.
Visualizza side-by-side lo spettro con campionamento sincrono (senza leakage) e non sincrono (con leakage) per confrontare gli effetti.
Metti in pratica i concetti attraverso esercizi guidati. Ogni esercizio pre-configura il Laboratorio Virtuale con parametri specifici per aiutarti a esplorare fenomeni importanti.
Teoria: Un'onda quadra può essere ricostruita sommando una sinusoide fondamentale e le sue armoniche dispari (3f, 5f, 7f...) con ampiezze decrescenti (1, 1/3, 1/5, 1/7...).
Istruzioni:
Domanda di riflessione: Cosa succederebbe se aggiungessi anche la settima armonica (7×50 = 350 Hz) con ampiezza 1/7?
Scenario: Hai registrato un segnale audio, ma durante l'acquisizione si è introdotto un disturbo elettrico dalla rete elettrica e un po' di rumore casuale.
Istruzioni:
Domande:
Teoria: Un filtro passa-basso "taglia" tutte le frequenze sopra una certa soglia, lasciando passare solo quelle basse. Questo è usato per eliminare rumori ad alta frequenza o per "smussare" segnali.
Istruzioni:
Conclusione: Filtrare in frequenza (eliminare armoniche) modifica la forma d'onda nel tempo. Un'onda quadra "filtrata" diventa una sinusoide.
Teoria: Quando il numero di campioni non cattura un numero intero di periodi del segnale, si verifica il fenomeno del "windowing" o "leakage spettrale": l'energia di una singola frequenza si "diffonde" su più bin dello spettro.
Istruzioni:
Conclusione: Il campionamento sincrono è fondamentale per ottenere spettri puliti. Negli strumenti reali, si usano finestre (Hanning, Hamming, Blackman) per ridurre il leakage quando il campionamento sincrono non è possibile.
Teoria: Le funzioni di finestra sono "pesi" moltiplicativi che attenuano il segnale ai bordi, riducendo la discontinuità quando il campionamento non è sincrono. Ogni finestra ha caratteristiche diverse.
Istruzioni:
Domanda di riflessione: Quale finestra useresti per identificare frequenze molto vicine? E quale per minimizzare interferenze da frequenze lontane?