我知道当我们采用更长的时间窗口并进行傅立叶变换时，我们会在时间分辨率上受到影响，但是为什么如果我们采用更短的时间窗口，我们会在频率分辨率上受到影响？

想象一下，您的信号是两个不同的正弦曲线，它们的频率接近，它们都从相位 0 开始。如果时间窗口很短，它们的结束相位将几乎相同，因为它们的频率很接近。因此，它们很难在较短的时间窗口内区分。

如果时间窗口很长，则结束相位将完全不同——最终它们将是相反的相位（异相 180 度），因此很容易区分。这就是为什么更长的时间窗口可以提供更好的频率分辨率。

为什么高频信号需要更长的时间间隔？低频信号需要更短的时间间隔吗？换句话说，为什么我们想要高频的良好频率分辨率和低频的良好时间分辨率？

高频信号不需要更长的时间间隔。如果您想要更好的回应，您需要澄清您在#2 上试图达到的目标。

如果我的信号包含从 0 Hz 到 50 Hz 的频率，我该如何定义低频和高频的范围？

再说一次，我不确定你的意思。您定义为“高频”或“低频”是完全任意的。您需要做的是对超过 100 Hz 的信号进行采样，以确保 Nyquist 频率高于 50 Hz。