CN102980652A

CN102980652A - 一种个体噪声暴露保护装置

Info

Publication number: CN102980652A
Application number: CN2012104569455A
Authority: CN
Inventors: 李丽; 贺慧勇; 刘嘉文; 文一青; 郭春亮
Original assignee: Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: Changsha University of Science and Technology; Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明公开了一种个体噪声暴露保护装置，包括数字麦克风、解调模块、频率计权模块、声强计算模块、噪声剂量累积模块以及报警输出模块；数字麦克风对环境噪声进行采集，将采集的噪声转化为数字脉冲信号；解调模块接收数字麦克风传输来的数字脉冲信号，对数字脉冲信号进行解调，转换为噪声数据；频率计权模块接收传输来的噪声数据，对噪声数据进行频率计权处理；声强计算模块接收到频率计权模块传输来的数据信号，经过计算处理得出噪声声强；噪声剂量累积模块接收到来自声强计算模块的结果，将装置工作时间段内的噪声声强进行时间累积计算，得到总的噪声剂量，传输给报警输出模块。该保护装置调试简单，性能稳定，适合现场作业人员使用。

Description

一种个体噪声暴露保护装置

技术领域

本发明涉及噪声检测及处理技术领域，尤其涉及个体噪声剂量测量技术，具体是指一种个体噪声暴露保护装置。

背景技术

随着工业生产、交通运输、城市建筑的发展，以及人口密度的增加，家庭设施（音响、空调、电视机等）的增多，环境噪声日益严重，它已成为污染人类社会环境的一大公害。噪声具有局部性、暂时性和多发性的特点。噪声给人带来生理上和心理上的危害主要有以下几方面：①干扰休息和睡眠、影响工作效率：干扰休息和睡眠；使工作效率降低。②损伤听觉、视觉器官：强的噪声可以引起耳部的不适，如耳鸣、耳痛、听力损伤；噪声对视力的损害。③对人体的生理影响：损害心血管；对女性生理机能的损害；噪声还可以引起如神经装置功能紊乱、精神障碍、内分泌紊乱甚至事故率升高。

目前，市场上常见的噪声计或个体噪声剂量计的前置放大和频率计权采用模拟电路，元器件参数的离散性对电路指标影响大，电路调试定标工作量大。另外，目前常见的个体噪声剂量计侧重噪声剂量的测量，功能多，操作复杂，适合受过培训的环境保护人员或劳动卫生人员使用；但实际用于个体噪声暴露保护时，对于各行各业的现场作业人员，这些仪表的操作难于掌握，输出内容不容易理解，影响实际保护效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种个体噪声暴露保护装置，该保护装置调试简单，性能稳定，适合现场作业人员使用。

本发明上述目的通过如下技术方案来实现的：一种个体噪声暴露保护装置，其特征在于：该保护装置包括数字麦克风、解调模块、频率计权模块、声强计算模块、噪声剂量累积模块以及报警输出模块；

所述的数字麦克风对环境噪声进行采集，将采集的噪声转化为数字脉冲信号；

所述解调模块接收数字麦克风传输来的数字脉冲信号，对数字脉冲信号进行解调，转换为噪声数据，并且传输给所述的频率计权模块；

所述的频率计权模块接收传输来的噪声数据，对噪声数据进行频率计权处理，并且将经过计权处理的数据传输给所述的声强计算模块；

所述的声强计算模块接收到频率计权模块传输来的数据信号，经过计算处理得出噪声声强，并且将结果传送到噪声剂量累积模块；

所述的噪声剂量累积模块接收到来自声强计算模块的结果，将装置工作时间段内的噪声声强进行时间累积计算，得到总的噪声剂量，并且根据所得到的噪声剂量给出输出信号，传输给报警输出模块；

所述报警输出模块接收传输来的噪声剂量，根据噪声剂量大小不同给出不同的报警信号，用于显示、报警和通信，以达到对个体的预警和保护。

作为本发明的一种改进，所述频率计权模块由可切换的A计权模块和C计权模块组成。

作为本发明的另一种改进，所述解调模块、频率计权模块、声强计算模块和噪声剂量累积模块均集成在一片FPGA芯片或ASIC芯片上，减少装置的尺寸和重量，降低功耗。

本发明中，所述报警输出模块将噪声剂量分成若干等级显示，给出报警信号，显示内容简单明了，便于现场作业人员理解。

所述噪声剂量分级输出的等级分别为标准噪声剂量的25%，50%，100%，200%，400%，800%，2000%。所述标准噪声剂量按照“GB Z T 189.8-2007工作场所物理因素测量第8部分：噪声（附录B）”确定。

本发明的个体噪声暴露保护装置，还可包含串口通信电路，用来实现数据的上传，工作模式和工作参数设置等功能，减少面板的操作按键。

与现有技术相比，本发明采用了全数字化设计，电路简单，方便调试，稳定性好，体积小，便于携带，低功耗节能。操作简便，输出直观易理解，比通用仪表更适合用于个体噪声暴露保护工作中。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明个体噪声暴露保护装置的原理结构示意图；

图2是本发明个体噪声暴露保护装置中频率计权模块示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示一种个体噪声暴露保护装置，主要用于个体人在生活工作的噪声环境中，对自身噪声接受剂量的测定，该技术使用数字麦克风收集环境中的噪声信号，经过解调、频率计权、声强计算和噪声剂量累积等功能模块，测定出人体所受噪声剂量，根据噪声剂量分级显示。

整个保护装置包括数字麦克风、解调模块、频率计权模块、声强计算模块、噪声剂量累积模块以及报警输出模块；解调模块、频率计权模块、声强计算模块和噪声剂量累积模块均集成在一片FPGA芯片上。

数字麦克风对环境噪声进行采集，将采集的噪声转化为数字脉冲信号；

解调模块接收数字麦克风传输来的数字脉冲信号，对数字脉冲信号进行解调，转换为噪声数据，并且传输给频率计权模块；

频率计权模块接收传输来的噪声数据，对噪声数据进行计权处理，并且将经过计权处理的数据传输给声强计算模块；

声强计算模块接收到频率计权模块传输来的数据，经过计算处理得出噪声声强，并且将结果传送到噪声剂量累积模块；

噪声剂量累积模块接收到来自声强计算模块的结果，将装置工作时间段内的噪声声强进行时间累积计算，得到总的噪声剂量，并且根据所得到的噪声剂量给出输出信号，传输给报警输出模块；

报警输出模块接收传输来的噪声剂量，根据噪声剂量大小不同给出不同的报警信号，以达到对个体的预警和保护。

本实施例中，装置的数字麦克风接收环境中噪声信号，麦克风将感应到的信号数字化，变成数字信号，省去了模拟电路中的前置放大等电路。常见的数字麦克风输出的是脉冲密度调制（PDM）信号。

基于FPGA的PDM解调模块接收到麦克风输出的数字信号后，对信号进行PDM解调，转换成原始的数字信号，将信号传送至频率计权模块。

基于FPGA的频率计权模块接收到PDM解调模块的信号，对信号进行频率计权。该频率计权模块由可切换的A计权模块和C计权模块组成。切换到A计权网络，滤波器具有对40phon声音响应曲线的特性，能使高频声通过而对低频声则有较大的衰减，接近人耳的生理特性；切换到C计权网络，滤波器具有对100phon声音响应曲线的特性，低频噪声衰减较少。按照国家职业卫生标准进行个体噪声暴露检测时使用A计权；一些特定情形下使用C计权，例如研究低频成分占优势的强噪声环境对健康影响时。因此，具体实施时，装置默认是在A计权模式，测量中不能切换，只能在停止测量后通过内部跳线切换或者通过通信口命令临时切换。

基于FPGA的声强计算模块接收到频率计权模块的信号，经过计算处理得出噪声声强，将结果传送到噪声剂量累积模块。

基于FPGA的噪声剂量累积模块接收到来自声强计算模块的结果，将装置工作时间段内的噪声声强进行时间累积计算，得到总的噪声剂量。

装置不断检测总的噪声剂量，报警模块根据噪声剂量逐步点亮各级别的指示灯，报警输出模块将噪声剂量分成若干等级显示，给出报警信号，分级报警输出具体分为标准噪声剂量的25%，50%，100%，200%，400%，800%，2000%等级。

该发明中，报警输出模块包含串口通信电路。

作为本实施例的变换，解调模块、频率计权模块、声强计算模块和噪声剂量累积模块也可以集成在一片ASIC芯片上。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种个体噪声暴露保护装置，其特征在于：该保护装置包括数字麦克风、解调模块、频率计权模块、声强计算模块、噪声剂量累积模块以及报警输出模块；

所述的频率计权模块接收传输来的噪声数据，对噪声数据进行计权处理，并且将经过计权处理的数据传输给所述的声强计算模块；

所述的声强计算模块接收到频率计权模块传输来的数据，经过计算处理得出噪声声强，并且将结果传送到噪声剂量累积模块；

所述报警输出模块接收传输来的噪声剂量，根据噪声剂量大小不同给出不同的报警信号，以达到对个体的预警和保护。

2.如权利要求1所述的个体噪声暴露保护装置，其特征在于：所述计权滤波模块由可切换的A计权模块和C计权模块组成。

3.如权利要求1所述的个体噪声暴露保护装置，其特征在于：所述解调模块、频率计权模块、声强计算模块和噪声剂量累积模块均集成在一片FPGA芯片或ASIC芯片上。

4.如权利要求1所述的个体噪声暴露保护装置，其特征在于：所述报警输出模块将噪声剂量分成若干等级显示，给出报警信号。

5.如权利要求4所述的个体噪声暴露保护装置，其特征在于：所述噪声剂量分级输出的等级分别为标准噪声剂量的25%，50%，100%，200%，400%，800%，2000%。

6.如权利要求1所述的个体噪声暴露保护装置，其特征在于：所述报警输出模块包含串口通信电路。