วิธีของเวลช์ (Welch's method)ซึ่งตั้งชื่อตาม ปีเตอร์ ดี. เวลช์ ( Peter D. Welch ) เป็นแนวทางในการประมาณความหนาแน่นสเปกตรัมใช้ในฟิสิกส์วิศวกรรมและคณิตศาสตร์ประยุกต์เพื่อประมาณกำลังของสัญญาณ ที่ ความถี่ต่างๆวิธีนี้อิงตามแนวคิดของการใช้ ค่าประมาณสเปกตรัม แบบพีริโอโดแกรม (periodogram spectrum estimates) ซึ่งเป็นผลมาจากการแปลงสัญญาณจากโดเมนเวลาไปสู่โดเมนความถี่วิธีของเวลช์เป็นการปรับปรุง วิธีการประมาณสเปกตรัมแบบ พีริโอโดแกรม มาตรฐาน และวิธีของบาร์ตเลตต์ (Bartlett's method ) โดยลดสัญญาณรบกวนในสเปกตรัม กำลังที่ประมาณได้ โดยแลกกับการลดความละเอียดของความถี่ เนื่องจากสัญญาณรบกวนที่เกิดจากข้อมูลที่ไม่สมบูรณ์และมีจำนวนจำกัด การลดสัญญาณรบกวนจากวิธีของเวลช์จึงมักเป็นที่ต้องการ

วิธีการของเวลช์นั้นอิงตามวิธีการของบาร์ตเลตต์และแตกต่างกันในสองประการ:

1. สัญญาณจะถูกแบ่งออกเป็นส่วนๆ ที่ซ้อนทับกัน: ส่วนข้อมูลดั้งเดิมจะถูกแบ่งออกเป็นส่วนข้อมูล L ส่วน แต่ละส่วนมีความยาว M และซ้อนทับกัน D จุด
   1. ถ้า D = M / 2 แสดงว่าส่วนที่ทับซ้อนกันคือ 50%
   2. ถ้า D = 0 แสดงว่าการทับซ้อนเป็น 0% ซึ่งเป็นสถานการณ์เดียวกับในวิธีของบาร์ตเลตต์
2. จากนั้นจึงทำการปรับช่วงข้อมูลโดยการใช้หน้าต่าง: หลังจากที่ข้อมูลถูกแบ่งออกเป็นช่วงข้อมูลที่ทับซ้อนกันแล้ว แต่ละช่วงข้อมูล L จะถูกปรับช่วงข้อมูลโดยการใช้หน้าต่าง (ในโดเมนเวลา)
   1. ฟังก์ชันหน้าต่างส่วนใหญ่จะให้ความสำคัญกับข้อมูลที่อยู่ตรงกลางชุดมากกว่าข้อมูลที่อยู่ขอบ ซึ่งหมายถึงการสูญเสียข้อมูล เพื่อลดการสูญเสียดังกล่าว ชุดข้อมูลแต่ละชุดจึงมักถูกซ้อนทับกันในเชิงเวลา (ดังขั้นตอนข้างต้น)
   2. การกำหนดช่วงเวลาของส่วนต่างๆ ทำให้วิธีของเวลช์เป็น " พีริโอโดแกรมแบบ ดัดแปลง"

หลังจากทำตามขั้นตอนข้างต้นแล้วจะคำนวณพีริโอโดแกรม โดยการคำนวณ การแปลงฟูริเยร์แบบไม่ต่อเนื่องจากนั้นคำนวณค่ากำลังสองของผลลัพธ์ ซึ่งจะได้ค่าประมาณสเปกตรัมกำลังสำหรับแต่ละส่วน จากนั้นจะนำค่าประมาณสเปกตรัมแต่ละค่ามาหาค่าเฉลี่ย ซึ่งจะช่วยลดความแปรปรวนของการวัดกำลังแต่ละครั้ง ผลลัพธ์สุดท้ายคืออาร์เรย์ของการวัดกำลังเทียบกับ "ช่อง" ความถี่

การแปลงฟูริเยร์แบบมีหน้าต่างซ้อนทับอื่นๆ ได้แก่:

• การแปลงโคไซน์แบบไม่ต่อเนื่องที่ดัดแปลง
• การแปลงฟูริเยร์แบบช่วงเวลาสั้น

• การแปลงฟูริเยร์แบบเร็ว
• สเปกตรัมกำลัง
• การประมาณความหนาแน่นสเปกตรัม