CN105910699A - 一种基于带通滤波器的环境噪声测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于带通滤波器的环境噪声测量仪，包含驻极体传感器、三级放大电路、V/F变换模块、带通滤波器、微控制器模块、译码器和LED数码管，所述驻极体传感器依次通过三级放大电路、V/F变换模块、带通滤波器连接微控制器模块，所述微控制器模块通过译码器连接LED数码管；本发明以89C51单片机为核心，采用V／F转换技术构成的低成本、便携式数字显示环境噪声测量仪，本发明工作稳定、性能良好、成本较低，经校验定标后能满足一般民用需要，可广泛应用于工矿企业、机关、学校等需要对环境噪声进行测量和控制的场合。

Description

一种基于带通滤波器的环境噪声测量仪

技术领域

本发明涉及一种噪声检测系统，尤其涉及一种基于带通滤波器的环境噪声测量仪，属于环境噪声自动检测技术领域。

背景技术

环境噪声监测，是人类提高生活质量，加强环境保护的一个重要环节，在各大城市的繁华街区和居民区，已有大型环境噪声显示器竖立街头。但目前国内的便携式噪声测试仪，多为价格昂贵的进口专用设备，除卫生、计量等环保专业部门拥有外，无法作为民用品推广普及。

目前，数据采集与处理的新技术、新方法直接或间接地引发其革新和变化，实时监控与仿真技术( 所述仿真技术包括传感器、数据采集、微机芯片数据、可编程控制器PLC、现场总线处理、流程控制、曲线与动画显示、自动故障诊断与报表输出等) 把数据采集与处理技术提高到一个崭新的水平。

随着我国经济的快速发展和社会的不断进步，环保的要求深入人心，生活环境的噪声问题已在社会上引起越来越多的关注，噪声监测成为环保部门的必要工作。然而，迄今为止，我国环保部门检测数据存在大量在管理、硬件成本等方面的巨大支出，较难实现统一管理与信息共享，使得管理效率低、设备投入费用大，后期管理维护成本高，无法充分发挥信息化技术的高效率。

例如申请号为“201020143967.2”具有GPS定位等功能的环境噪声测量仪,包括有PDA模块,PDA模块外接有数模转换器、GPS模块、MP3模块、显示屏和SD卡,GPS模块外接有GPS天线;还包括有传声器,传声器的输出信号通过前置放大器接入数模转换器,PDA模块还通过缓冲存储器外接有GPRS或CDMA模块,GPRS或CDMA模块外接有发射天线。该实用新型操作简单、精度高,将GPS功能和MP3功能同时置入到环境噪声测量仪中,便于对测量结果进行复核和作为环境执法依据,所有的信息都可以通过GPRS向环境监测站或科研单位设置的接收终端发送,便于测量结果的后续处理和统计。

又如申请号为“201220490809.3”的一种实现环境噪声远程监测的系统，其包括将声信号转换成模拟电压信号的噪声测量仪、数据采集卡、具备Labview开发模块的现场端计算机和客户端计算机，所述噪声测量仪的输出端与数据采集卡的输入端相连，所述数据采集卡的输出端与现场端计算机的输入端相连，所述现场端计算机与客户端计算机间通过网络双向连接。本实用新型有效解决了现有的噪声监测系统存在的投资维护成本高、管理效率低、监测信息不能共享等问题，提高了工作效率，降低了硬件和管理及维护成本，具有极强的实用性，可广泛推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于带通滤波器的环境噪声测量仪。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于带通滤波器的环境噪声测量仪，其特征在于：包含驻极体传感器、三级放大电路、V/F变换模块、带通滤波器、微控制器模块、译码器和LED数码管，所述驻极体传感器依次通过三级放大电路、V/F变换模块、带通滤波器连接微控制器模块，所述微控制器模块通过译码器连接LED数码管；

所述带通滤波器包括T型高通滤波器，以及与该T型高通滤波器串联的发夹线共振腔；所述T 型高通滤波器包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和第一电感，所述第一电容、第二电容、第三电容依次串联，所述第一电感的一端连接在第一电容和第二电容之间，所述第一电感的另一端接地；所述第四电容的一端连接在第二电容和第三电容之间，所述第四电容的另一端通过第二电感接地；

其中，驻极体传感器，用于将周边环境噪声转换成电信号；

三级放大电路，用于对转换成电信号的环境噪声进行三级放大处理；

V/F变换模块，用于将放大处理后的电信号转换成频率信号进而经过带通滤波器传输至微控制器模块；

微控制器模块，用于根据接收的频率信号输出脉冲频率，进而得出噪声声压；

译码器，用于对微控制器模块分析得出的噪声声压进行译码，进而通过LED数码管显示。

作为本发明一种基于带通滤波器的环境噪声测量仪的进一步优选方案，所述微控制器模块采用89C51单片机。

作为本发明一种基于带通滤波器的环境噪声测量仪的进一步优选方案，所述V/F变换模块的芯片型号为LM331。

作为本发明一种基于带通滤波器的环境噪声测量仪的进一步优选方案，所述驻极体传感器的芯片型号为HY900-1。

作为本发明一种基于带通滤波器的环境噪声测量仪的进一步优选方案，所述译码器的芯片型号为74LS248。。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明以89C51单片机为核心，采用V／F转换技术构成的低成本、便携式数字显示环境噪声测量仪；

2、本发明提供一种三级放大结构的放大器电路，设计三重放大结构，显著提高放大器的转换速率，设计巧妙，值得推广；

3、本发明工作稳定、性能良好、成本较低，经校验定标后能满足一般民用需要，可广泛应用于工矿企业、机关、学校等需要对环境噪声进行测量和控制的场合。

附图说明

图1是本发明的结构原理图；

图2是本发明带通滤波器的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，一种基于带通滤波器的环境噪声测量仪，包含驻极体传感器、三级放大电路、V/F变换模块、带通滤波器、微控制器模块、译码器和LED数码管，所述驻极体传感器依次通过三级放大电路、V/F变换模块、带通滤波器连接微控制器模块，所述微控制器模块通过译码器连接LED数码管；

如图2所示，所述带通滤波器包括T型高通滤波器，以及与该T型高通滤波器串联的发夹线共振腔；所述T 型高通滤波器包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和第一电感，所述第一电容、第二电容、第三电容依次串联，所述第一电感的一端连接在第一电容和第二电容之间，所述第一电感的另一端接地；所述第四电容的一端连接在第二电容和第三电容之间，所述第四电容的另一端通过第二电感接地；

其中，驻极体传感器，用于将周边环境噪声转换成电信号；

三级放大电路，用于对转换成电信号的环境噪声进行三级放大处理；

V/F变换模块，用于将放大处理后的电信号转换成频率信号进而经过带通滤波器传输至微控制器模块；

微控制器模块，用于根据接收的频率信号输出脉冲频率，进而得出噪声声压；

译码器，用于对微控制器模块分析得出的噪声声压进行译码，进而通过LED数码管显示。

其中，所述微控制器模块采用89C51单片机，所述V/F变换模块的芯片型号为LM331。所述驻极体传感器的芯片型号为HY900-1，所述译码器的芯片型号为74LS248。

本发明以89C51单片机为核心，采用V／F转换技术构成的低成本、便携式数字显示环境噪声测量仪；本发明提供一种三级放大结构的放大器电路，设计三重放大结构，显著提高放大器的转换速率，设计巧妙，值得推广；本发明工作稳定、性能良好、成本较低，经校验定标后能满足一般民用需要，可广泛应用于工矿企业、机关、学校等需要对环境噪声进行测量和控制的场合。

本发明以89C51单片机为核心，采用V／F转换技术构成的低成本、便携式数字显示环境噪声测量仪。本发明工作稳定、性能良好、成本较低，经校验定标后能满足一般民用需要，可广泛应用于工矿企业、机关、学校等需要对环境噪声进行测量和控制的场合。

人耳的听阈一般是20μPa，痛阈一般是200 Pa，其间相差107倍，这样宽广的声压范围很不易测量，而且人耳对声压的相对变化的分辨具有非线性特征。因此，声学中常用声压级Lp来反映声压的变化，将声压p的声压级表示成Lp＝20lg（p／p0（dB）其中：基准量p0为20μPa。当p＝p0时，Lp＝0dB，而当p＝200Pa时，Lp＝140dB。

用声级计可以测量声压级，采用1 kHz纯音输入0.2s到0.25s或0.5s以上，即可得到真实声压级或平均声压级。考虑到人耳对不同频率的响度感觉，在噪声测量中，常取40phon等响曲线的反曲线对声压级进行计权校正，即用 A计权网络测得A声级，写成dB（A）。附表给出倍频带中心频率与A声级的校正量之间的关系：

环境噪声经高灵敏度、无指向性驻极体传声器转换成电信号。所用传声器频率特性在50～14 000 Hz范围内不均匀度小于1．5 dB，加防风罩、防雨罩后可用于室外测量。三级放大电路由运放LM324构成，精心调整相关外围元件参数，可使其幅频特性与A计权曲线相近。D1、C1、R1组成峰值检波网络，其输出直流电平反映了噪声声压的大小。

由LM331构成电压／频率转换电路，输出的频率信号变成TTL电平送给单片机的P3．4引脚，作为T0的计数脉冲。该转换电路线性良好，抗干扰能力强，输出频率范围在10～10000 Hz以上，其变化比达103，优于普通8位并行A／D转换器，有利于提高系统的测量范围。

系统的核心部分是AT89C51单片机，其指令系统与MCS－51完全兼容，且片内带4kB的E2PROM，可以方便地构成一个最小测量系统。其P3．5引脚接由NE555构成的定时器输出的100 kHz方波，通过T1中断去控制T0定时计数。从T0端输入的计数脉冲频率，也反映了所测声压的大小。经软件处理后，噪声声压级显示值由P1口输出，经 74LS248译码再驱动两位1．8 in高亮度LED数码管显示，适当控制译码器灭灯端，使两数码管轮流发光实现动态显示，降低功耗。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种基于带通滤波器的环境噪声测量仪，其特征在于：包含驻极体传感器、三级放大电路、V/F变换模块、带通滤波器、微控制器模块、译码器和LED数码管，所述驻极体传感器依次通过三级放大电路、V/F变换模块、带通滤波器连接微控制器模块，所述微控制器模块通过译码器连接LED数码管；

所述带通滤波器包括T型高通滤波器，以及与该T型高通滤波器串联的发夹线共振腔；所述T 型高通滤波器包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和第一电感，所述第一电容、第二电容、第三电容依次串联，所述第一电感的一端连接在第一电容和第二电容之间，所述第一电感的另一端接地；所述第四电容的一端连接在第二电容和第三电容之间，所述第四电容的另一端通过第二电感接地；

其中，驻极体传感器，用于将周边环境噪声转换成电信号；

三级放大电路，用于对转换成电信号的环境噪声进行三级放大处理；

V/F变换模块，用于将放大处理后的电信号转换成频率信号进而经过带通滤波器传输至微控制器模块；

微控制器模块，用于根据接收的频率信号输出脉冲频率，进而得出噪声声压；

译码器，用于对微控制器模块分析得出的噪声声压进行译码，进而通过LED数码管显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于带通滤波器的环境噪声测量仪，其特征在于：所述微控制器模块采用89C51单片机。

3.根据权利要求1所述的一种基于带通滤波器的环境噪声测量仪，其特征在于：所述V/F变换模块的芯片型号为LM331。

4.根据权利要求1所述的一种基于带通滤波器的环境噪声测量仪，其特征在于：所述驻极体传感器的芯片型号为HY900-1。

5.根据权利要求1所述的一种基于带通滤波器的环境噪声测量仪，其特征在于：所述译码器的芯片型号为74LS248。