一種基于帶通濾波器的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于帶通濾波器的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x，包含駐極體傳感器、三級(jí)放大電路、V/F變換模塊、帶通濾波器、微控制器模塊、譯碼器和LED數(shù)碼管，所述駐極體傳感器依次通過(guò)三級(jí)放大電路、V/F變換模塊、帶通濾波器連接微控制器模塊，所述微控制器模塊通過(guò)譯碼器連接LED數(shù)碼管；本發(fā)明以89C51單片機(jī)為核心，采用V／F轉(zhuǎn)換技術(shù)構(gòu)成的低成本、便攜式數(shù)字顯示環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x，本發(fā)明工作穩(wěn)定、性能良好、成本較低，經(jīng)校驗(yàn)定標(biāo)后能滿足一般民用需要，可廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、機(jī)關(guān)、學(xué)校等需要對(duì)環(huán)境噪聲進(jìn)行測(cè)量和控制的場(chǎng)合。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于帶通濾波器的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種噪聲檢測(cè)系統(tǒng)，尤其涉及一種基于帶通濾波器的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x，屬于環(huán)境噪聲自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)，是人類(lèi)提高生活質(zhì)量，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在各大城市的繁華街區(qū)和居民區(qū)，已有大型環(huán)境噪聲顯示器豎立街頭。但目前國(guó)內(nèi)的便攜式噪聲測(cè)試儀，多為價(jià)格昂貴的進(jìn)口專(zhuān)用設(shè)備，除衛(wèi)生、計(jì)量等環(huán)保專(zhuān)業(yè)部門(mén)擁有外，無(wú)法作為民用品推廣普及。
[0003]目前，數(shù)據(jù)采集與處理的新技術(shù)、新方法直接或間接地引發(fā)其革新和變化，實(shí)時(shí)監(jiān)控與仿真技術(shù)(所述仿真技術(shù)包括傳感器、數(shù)據(jù)采集、微機(jī)芯片數(shù)據(jù)、可編程控制器PLCJI場(chǎng)總線處理、流程控制、曲線與動(dòng)畫(huà)顯示、自動(dòng)故障診斷與報(bào)表輸出等)把數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)提高到一個(gè)嶄新的水平。
[0004]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，環(huán)保的要求深入人心，生活環(huán)境的噪聲問(wèn)題已在社會(huì)上引起越來(lái)越多的關(guān)注，噪聲監(jiān)測(cè)成為環(huán)保部門(mén)的必要工作。然而，迄今為止，我國(guó)環(huán)保部門(mén)檢測(cè)數(shù)據(jù)存在大量在管理、硬件成本等方面的巨大支出，較難實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理與信息共享，使得管理效率低、設(shè)備投入費(fèi)用大，后期管理維護(hù)成本高，無(wú)法充分發(fā)揮信息化技術(shù)的高效率。
[0005]例如申請(qǐng)?zhí)枮椤?01020143967.2”具有GPS定位等功能的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x，包括有PDA模塊，PDA模塊外接有數(shù)模轉(zhuǎn)換器、GPS模塊、MP3模塊、顯示屏和SD卡，GPS模塊外接有GPS天線;還包括有傳聲器，傳聲器的輸出信號(hào)通過(guò)前置放大器接入數(shù)模轉(zhuǎn)換器，PDA模塊還通過(guò)緩沖存儲(chǔ)器外接有GPRS或CDMA模塊，GPRS或CDMA模塊外接有發(fā)射天線。該實(shí)用新型操作簡(jiǎn)單、精度高，將GPS功能和MP3功能同時(shí)置入到環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x中，便于對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行復(fù)核和作為環(huán)境執(zhí)法依據(jù)，所有的信息都可以通過(guò)GPRS向環(huán)境監(jiān)測(cè)站或科研單位設(shè)置的接收終端發(fā)送，便于測(cè)量結(jié)果的后續(xù)處理和統(tǒng)計(jì)。
[0006]又如申請(qǐng)?zhí)枮椤?01220490809.3”的一種實(shí)現(xiàn)環(huán)境噪聲遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，其包括將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)的噪聲測(cè)量?jī)x、數(shù)據(jù)采集卡、具備Labview開(kāi)發(fā)模塊的現(xiàn)場(chǎng)端計(jì)算機(jī)和客戶端計(jì)算機(jī)，所述噪聲測(cè)量?jī)x的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端相連，所述數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與現(xiàn)場(chǎng)端計(jì)算機(jī)的輸入端相連，所述現(xiàn)場(chǎng)端計(jì)算機(jī)與客戶端計(jì)算機(jī)間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)雙向連接。本實(shí)用新型有效解決了現(xiàn)有的噪聲監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的投資維護(hù)成本高、管理效率低、監(jiān)測(cè)信息不能共享等問(wèn)題，提高了工作效率，降低了硬件和管理及維護(hù)成本，具有極強(qiáng)的實(shí)用性，可廣泛推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)【背景技術(shù)】的不足提供了一種基于帶通濾波器的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
一種基于帶通濾波器的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x，其特征在于:包含駐極體傳感器、三級(jí)放大電路、V/F變換模塊、帶通濾波器、微控制器模塊、譯碼器和LED數(shù)碼管，所述駐極體傳感器依次通過(guò)三級(jí)放大電路、V/F變換模塊、帶通濾波器連接微控制器模塊，所述微控制器模塊通過(guò)譯碼器連接LED數(shù)碼管；
所述帶通濾波器包括T型高通濾波器，以及與該T型高通濾波器串聯(lián)的發(fā)夾線共振腔；所述T型高通濾波器包括第一電容、第二電容、第三電容、第四電容和第一電感，所述第一電容、第二電容、第三電容依次串聯(lián)，所述第一電感的一端連接在第一電容和第二電容之間，所述第一電感的另一端接地;所述第四電容的一端連接在第二電容和第三電容之間，所述第四電容的另一端通過(guò)第二電感接地；
其中，駐極體傳感器，用于將周邊環(huán)境噪聲轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；
三級(jí)放大電路，用于對(duì)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的環(huán)境噪聲進(jìn)行三級(jí)放大處理；
V/F變換模塊，用于將放大處理后的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)進(jìn)而經(jīng)過(guò)帶通濾波器傳輸至微控制器模塊；
微控制器模塊，用于根據(jù)接收的頻率信號(hào)輸出脈沖頻率，進(jìn)而得出噪聲聲壓；
譯碼器，用于對(duì)微控制器模塊分析得出的噪聲聲壓進(jìn)行譯碼，進(jìn)而通過(guò)LED數(shù)碼管顯不O
[0009]作為本發(fā)明一種基于帶通濾波器的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述微控制器模塊采用89C51單片機(jī)。
[0010]作為本發(fā)明一種基于帶通濾波器的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述V/F變換模塊的芯片型號(hào)為L(zhǎng)M331。
[0011]作為本發(fā)明一種基于帶通濾波器的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述駐極體傳感器的芯片型號(hào)為HY900-1。
[0012]作為本發(fā)明一種基于帶通濾波器的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述譯碼器的芯片型號(hào)為74LS248。。
[0013]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
1、本發(fā)明以89C51單片機(jī)為核心，采用V/F轉(zhuǎn)換技術(shù)構(gòu)成的低成本、便攜式數(shù)字顯示環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x；
2、本發(fā)明提供一種三級(jí)放大結(jié)構(gòu)的放大器電路，設(shè)計(jì)三重放大結(jié)構(gòu)，顯著提高放大器的轉(zhuǎn)換速率，設(shè)計(jì)巧妙，值得推廣；
3、本發(fā)明工作穩(wěn)定、性能良好、成本較低，經(jīng)校驗(yàn)定標(biāo)后能滿足一般民用需要，可廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、機(jī)關(guān)、學(xué)校等需要對(duì)環(huán)境噪聲進(jìn)行測(cè)量和控制的場(chǎng)合。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；
圖2是本發(fā)明帶通濾波器的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明: 如圖1所示，一種基于帶通濾波器的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x，包含駐極體傳感器、三級(jí)放大電路、ν/F變換模塊、帶通濾波器、微控制器模塊、譯碼器和LED數(shù)碼管，所述駐極體傳感器依次通過(guò)三級(jí)放大電路、V/F變換模塊、帶通濾波器連接微控制器模塊，所述微控制器模塊通過(guò)譯碼器連接LED數(shù)碼管；
如圖2所示，所述帶通濾波器包括T型高通濾波器，以及與該T型高通濾波器串聯(lián)的發(fā)夾線共振腔;所述T型高通濾波器包括第一電容、第二電容、第三電容、第四電容和第一電感，所述第一電容、第二電容、第三電容依次串聯(lián)，所述第一電感的一端連接在第一電容和第二電容之間，所述第一電感的另一端接地;所述第四電容的一端連接在第二電容和第三電容之間，所述第四電容的另一端通過(guò)第二電感接地；
其中，駐極體傳感器，用于將周邊環(huán)境噪聲轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；
三級(jí)放大電路，用于對(duì)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的環(huán)境噪聲進(jìn)行三級(jí)放大處理；
V/F變換模塊，用于將放大處理后的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)進(jìn)而經(jīng)過(guò)帶通濾波器傳輸至微控制器模塊；
微控制器模塊，用于根據(jù)接收的頻率信號(hào)輸出脈沖頻率，進(jìn)而得出噪聲聲壓；
譯碼器，用于對(duì)微控制器模塊分析得出的噪聲聲壓進(jìn)行譯碼，進(jìn)而通過(guò)LED數(shù)碼管顯不O
[0016]其中，所述微控制器模塊采用89C51單片機(jī)，所述V/F變換模塊的芯片型號(hào)為L(zhǎng)M331。所述駐極體傳感器的芯片型號(hào)為HY900-1，所述譯碼器的芯片型號(hào)為74LS248。
[0017]本發(fā)明以89C51單片機(jī)為核心，采用V/F轉(zhuǎn)換技術(shù)構(gòu)成的低成本、便攜式數(shù)字顯示環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x;本發(fā)明提供一種三級(jí)放大結(jié)構(gòu)的放大器電路，設(shè)計(jì)三重放大結(jié)構(gòu)，顯著提高放大器的轉(zhuǎn)換速率，設(shè)計(jì)巧妙，值得推廣;本發(fā)明工作穩(wěn)定、性能良好、成本較低，經(jīng)校驗(yàn)定標(biāo)后能滿足一般民用需要，可廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、機(jī)關(guān)、學(xué)校等需要對(duì)環(huán)境噪聲進(jìn)行測(cè)量和控制的場(chǎng)合。
[0018]本發(fā)明以89C51單片機(jī)為核心，采用V/F轉(zhuǎn)換技術(shù)構(gòu)成的低成本、便攜式數(shù)字顯示環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x。本發(fā)明工作穩(wěn)定、性能良好、成本較低，經(jīng)校驗(yàn)定標(biāo)后能滿足一般民用需要，可廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、機(jī)關(guān)、學(xué)校等需要對(duì)環(huán)境噪聲進(jìn)行測(cè)量和控制的場(chǎng)合。
[0019]人耳的聽(tīng)閾一般是20yPa，痛閾一般是200Pa，其間相差107倍，這樣寬廣的聲壓范圍很不易測(cè)量，而且人耳對(duì)聲壓的相對(duì)變化的分辨具有非線性特征。因此，聲學(xué)中常用聲壓級(jí)Lp來(lái)反映聲壓的變化，將聲壓P的聲壓級(jí)表示成Lp = 201g(p/p0(dB)其中:基準(zhǔn)量p0為20μPa。當(dāng)P = ρ0 時(shí)，Lp = OdB，而當(dāng)p = 200Pa 時(shí)，Lp = 140dB。
[0020]用聲級(jí)計(jì)可以測(cè)量聲壓級(jí)，采用IkHz純音輸入0.2silj0.25s或0.5s以上，即可得到真實(shí)聲壓級(jí)或平均聲壓級(jí)?？紤]到人耳對(duì)不同頻率的響度感覺(jué)，在噪聲測(cè)量中，常取40phon等響曲線的反曲線對(duì)聲壓級(jí)進(jìn)行計(jì)權(quán)校正，即用A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)得A聲級(jí)，寫(xiě)成dB(A)。附表給出倍頻帶中心頻率與A聲級(jí)的校正量之間的關(guān)系:
環(huán)境噪聲經(jīng)高靈敏度、無(wú)指向性駐極體傳聲器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。所用傳聲器頻率特性在50?14 000 Hz范圍內(nèi)不均勻度小于1.5 dB，加防風(fēng)罩、防雨罩后可用于室外測(cè)量。三級(jí)放大電路由運(yùn)放LM324構(gòu)成，精心調(diào)整相關(guān)外圍元件參數(shù)，可使其幅頻特性與A計(jì)權(quán)曲線相近。Dl、Cl、Rl組成峰值檢波網(wǎng)絡(luò)，其輸出直流電平反映了噪聲聲壓的大小。
[0021]由LM331構(gòu)成電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路，輸出的頻率信號(hào)變成TTL電平送給單片機(jī)的P3.4引腳，作為T(mén)O的計(jì)數(shù)脈沖。該轉(zhuǎn)換電路線性良好，抗干擾能力強(qiáng)，輸出頻率范圍在10?10
000Hz以上，其變化比達(dá)103，優(yōu)于普通8位并行A/D轉(zhuǎn)換器，有利于提高系統(tǒng)的測(cè)量范圍。
[0022]系統(tǒng)的核心部分是AT89C51單片機(jī)，其指令系統(tǒng)與MCS— 51完全兼容，且片內(nèi)帶4kB的E2PR0M，可以方便地構(gòu)成一個(gè)最小測(cè)量系統(tǒng)。其P3.5引腳接由NE555構(gòu)成的定時(shí)器輸出的100 kHz方波，通過(guò)Tl中斷去控制TO定時(shí)計(jì)數(shù)。從TO端輸入的計(jì)數(shù)脈沖頻率，也反映了所測(cè)聲壓的大小。經(jīng)軟件處理后，噪聲聲壓級(jí)顯示值由Pl 口輸出，經(jīng)74LS248譯碼再驅(qū)動(dòng)兩位1.8 in高亮度LED數(shù)碼管顯示，適當(dāng)控制譯碼器滅燈端，使兩數(shù)碼管輪流發(fā)光實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示，降低功耗。
[0023]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。
[0024]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以再不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于帶通濾波器的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x，其特征在于:包含駐極體傳感器、三級(jí)放大電路、ν/F變換模塊、帶通濾波器、微控制器模塊、譯碼器和LED數(shù)碼管，所述駐極體傳感器依次通過(guò)三級(jí)放大電路、V/F變換模塊、帶通濾波器連接微控制器模塊，所述微控制器模塊通過(guò)譯碼器連接LED數(shù)碼管； 所述帶通濾波器包括T型高通濾波器，以及與該T型高通濾波器串聯(lián)的發(fā)夾線共振腔；所述T型高通濾波器包括第一電容、第二電容、第三電容、第四電容和第一電感，所述第一電容、第二電容、第三電容依次串聯(lián)，所述第一電感的一端連接在第一電容和第二電容之間，所述第一電感的另一端接地;所述第四電容的一端連接在第二電容和第三電容之間，所述第四電容的另一端通過(guò)第二電感接地； 其中，駐極體傳感器，用于將周邊環(huán)境噪聲轉(zhuǎn)換成電信號(hào)； 三級(jí)放大電路，用于對(duì)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的環(huán)境噪聲進(jìn)行三級(jí)放大處理； V/F變換模塊，用于將放大處理后的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)進(jìn)而經(jīng)過(guò)帶通濾波器傳輸至微控制器模塊； 微控制器模塊，用于根據(jù)接收的頻率信號(hào)輸出脈沖頻率，進(jìn)而得出噪聲聲壓； 譯碼器，用于對(duì)微控制器模塊分析得出的噪聲聲壓進(jìn)行譯碼，進(jìn)而通過(guò)LED數(shù)碼管顯不O2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于帶通濾波器的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x，其特征在于:所述微控制器模塊采用89C51單片機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于帶通濾波器的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x，其特征在于:所述V/F變換模塊的芯片型號(hào)為L(zhǎng)M331。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于帶通濾波器的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x，其特征在于:所述駐極體傳感器的芯片型號(hào)為HY900-1。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于帶通濾波器的環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x，其特征在于:所述譯碼器的芯片型號(hào)為74LS248。
【文檔編號(hào)】H03H7/01GK105910699SQ201610272185
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】胡曉榮, 俞娟, 胡瑜
【申請(qǐng)人】無(wú)錫昊瑜節(jié)能環(huán)保設(shè)備有限公司