開発版ドキュメント · 0.2.3 30c2f8ba · 入門例の検証対象 0.2.3 · 版情報 · 既知の制限

クイックスタート#

2 つの合成チャンネルを作り、振幅スペクトル密度（ASD）を計算して asd.png に保存します。 前提条件は Python 3.11 以降と GWexpy のインストールです。 検出器のファイルや追加パッケージは必要ありません。 学習時間の目安はインストール後約 5 分です。 スクリプトはノート PC で数秒程度の実行を目標としていますが、実測値ではありません。

GWexpy をインストールする#

使用する Python 環境を有効にしたターミナルで、次を実行します。

python -m pip install gwexpy

環境の作成と Conda の手順はインストールを参照してください。

例を通して実行する#

quickstart.py を作業フォルダにダウンロードし、そのフォルダで次のコマンドを実行します。 ターミナルのコマンドが Python を起動し、ダウンロードしたファイル内の Python 文を順に実行します。

python quickstart.py

"""Generate two synthetic channels and save their ASDs to asd.png."""

# quickstart-begin
from gwexpy.noise.wave import gaussian, sine
from gwexpy.timeseries import TimeSeriesDict

settings = dict(duration=16, sample_rate=512, t0=0, unit="V")
tone = sine(frequency=40, **settings)
channels = TimeSeriesDict(
    {
        "Sensor A": tone + gaussian(std=0.3, seed=10, **settings),
        "Sensor B": tone + gaussian(std=0.8, seed=20, **settings),
    }
)
spectra = channels.asd(fftlength=2, overlap=1, window="hann", method="welch")
plot = spectra.plot(xlim=(1, 256), ylabel=r"ASD [V/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$]")
plot.gca().legend()
plot.savefig("asd.png")
# quickstart-end

sine と gaussian は、長さ 16 秒、サンプルレート 512 Hz、開始時刻、単位 V が共通の TimeSeries を生成します。 明示したシードにより、どちらのノイズ列も再現できます。 TimeSeriesDict は名前を付けた 2 チャンネルをまとめ、.asd() は同じスペクトル設定を各チャンネルに適用します。 最後の行はコマンドを実行したフォルダに図を保存します。 画像ビューアで asd.png を開いてください。

結果を読み取る#

40 Hz 付近に共通のピークを持ち、ノイズフロアが異なる 2 つの電圧 ASD。

ダウンロードした例の期待される出力です。 両チャンネルに 40 Hz の線があり、Sensor B の広帯域ノイズフロアが高くなります。#

横軸は周波数（Hz）、縦軸は振幅スペクトル密度（V/√Hz）です。 ASD は変動の振幅が周波数にどのように分布するかを示します。 両チャンネルに同じ 40 Hz の正弦波が含まれ、Sensor B のガウスノイズが大きくなっています。 ピークの高さはスペクトル設定にも依存し、正弦波の振幅を V 単位で直接示す値ではありません。

fftlength=2 は長さ 2 秒の区間を使い、周波数ビンの間隔は 0.5 Hz になります。 overlap=1 は隣り合う区間を 1 秒ずつ重ねます。 この例では、解析条件が分かるように Hann 窓と Welch 平均を明示しています。

パラメータを 1 つ変える#

frequency=40 を frequency=70 に変えてスクリプトを再実行します。 2 つのピークが 70 Hz に移るはずです。 40 Hz に戻してから、片方のノイズの標準偏差（std）を変え、広帯域のフロアがどう変わるか確認します。

スクリプトが動かない場合#

ModuleNotFoundError: No module named 'gwexpy' は、スクリプトを実行している Python が GWexpy を見つけられないことを示します。 インストールした環境を有効にし、python quickstart.py を再実行してください。 その他の症状はトラブルシューティングを参照してください。

さらに読む#