CN203785781U

CN203785781U - 一种手持式噪声测量装置

Info

Publication number: CN203785781U
Application number: CN201420123528.3U
Authority: CN
Inventors: 胡聪; 周甜; 唐璐丹; 李智; 朱望纯; 殷贤华; 牛军浩
Original assignee: Guilin University of Electronic Technology
Current assignee: Guilin University of Electronic Technology
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2024-03-19

Abstract

本实用新型公开一种手持式噪声测量装置，主要由噪声采集电路、档位选择电路、放大电路、带通滤波电路、峰值检测电路、AD采集电路、单片机和显示电路组成；其中噪声采集电路的输出端经档位选择电路与放大电路的输入端相连，放大电路的输出端经带通滤波电路连接峰值检测电路的输入端，峰值检测电路的输出端经AD采集电路连接单片机的输入端，单片机的输出端连接显示电路。本实用新型具有实现简单，精确度高，可用于实际进行噪声的实时监测等特点。

Description

一种手持式噪声测量装置

技术领域

本实用新型涉及噪声测量技术领域，具体涉及一种手持式噪声测量装置。

背景技术

噪声对人体健康有着严重的危害，随着社会的发展噪声污染已成为当前一项严重的社会危害。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。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。并且经济的发展会伴随着带来更加严重的噪声污染，噪声的监测会变得越发的重要。因此，设计一款简单、实用、低价格能够满足民用的噪声测量装置具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种手持式噪声测量装置，其具有实现简单，精确度高，可用于实际进行噪声的实时监测等特点。

为解决上述问题，本实用新型所设计的一种手持式噪声测量装置，主要由噪声采集电路、档位选择电路、放大电路、带通滤波电路、峰值检测电路、AD采集电路、单片机和显示电路组成；其中噪声采集电路的输出端经档位选择电路与放大电路的输入端相连，放大电路的输出端经带通滤波电路连接峰值检测电路的输入端，峰值检测电路的输出端经AD采集电路连接单片机的输入端，单片机的输出端连接显示电路。

上述方案中，所述噪声采集电路主要由驻极体传感器MK，三极管Q1，电阻R1、R2、Rb，电容C1，以及电解电容C2组成；驻极体传感器MK的正端分为2路，一路经电阻Rb与电源正极相连，一路经电容C1连接三极管Q1的栅极；驻极体传感器MK的另一端同时连接三极管Q1的源极和电源地；电阻R2的两端跨接在三极管Q1的栅极和漏极上；三极管Q1的漏极分为2路，一路经电阻R1与电源正极相连，一路经电解电容C2连接档位选择电路输入端。

上述方案中，所述档位选择电路主要由运算放大器U8A、U8B，电阻R3、R100、R101、R102、R103，档位选择按键SEL-RS，以及模拟开关U3组成；运算放大器U8A的正向输入端与噪声采集电路的输出端相连，运算放大器U8A的反向输入端直接连接运算放大器U8A的输出端，运算放大器U8A的输出端经电阻R3连接运算放大器U8B的反向输入端，运算放大器U8B的正向输入端接地，运算放大器U8B的输出端连接模拟开关U3的Y端；运算放大器U8B的反向输入端经电阻R100连接模拟开关U3的X0端和Y0端，运算放大器U8B的反向输入端经电阻R101连接模拟开关U3的X1端和Y1端，运算放大器U8B的反向输入端经电阻R102连接模拟开关U3的X2端和Y2端，运算放大器U8B的反向输入端经电阻R103连接模拟开关U3的X3端和Y3端；档位选择按键SEL-RS的2个输出端分别连接模拟开关U3的A端和B端；模拟开关U3的X端连接放大电路的输入端。

上述方案中，所述放大电路主要由仪表放大器U7和电位器R4组成；电位器R4的一端连接在仪表放大器U7的rg1端上，另一端连接在仪表放大器U7的rg2端上；仪表放大器U7的vn+端连接档位选择电路的输出端，仪表放大器U7的vo端连接带通滤波电路的输入端。

上述方案中，所述带通滤波电路主要由低通滤波器和高通滤波器组成；低通滤波器包括运算放大器U1A、U1B，电阻R130、R11-14、R21-R24，以及电容C11、C12、C21、C22；放大电路的输出端经电阻R11和R12后连接运算放大器U1A的正向输入端；电容C11的一端连接在电阻R11和R12之间，另一端连接运算放大器U1A的输出端；电容C12的一端连接运算放大器U1A的正向输入端，另一端连接电源地；运算放大器U1A的反向输入端经电阻R14与电源地相连；电阻R13一端连接运算放大器U1A的反向输入端，另一端连接运算放大器U1A的输出端；电阻R130一端连接在放大电路的输出端和电阻R11之间，另一端连接电源地；运算放大器U1A的输出端经电阻R21和R22后连接运算放大器U1B的正向输入端；电容C21的一端连接在电阻R21和R22之间，另一端连接运算放大器U1B的输出端；电容C22的一端连接运算放大器U1B的正向输入端，另一端连接电源地；运算放大器U1B的反向输入端经电阻R24与电源地相连；电阻R23一端连接运算放大器U1B的反向输入端，另一端连接运算放大器U1B的输出端；运算放大器U1B的输出端连接高通滤波器的输入端；高通滤波器包括运算放大器U9A、U9B，电阻R31-34、R41-R44，以及电容C31、C32、C41、C42；低通滤波器的输出端经电容C31和C32后连接运算放大器U9A的正向输入端；电阻R31一端连接在电容C31和C32之间，另一端连接运算放大器U9A的输出端；运算放大器U9A的正向输入端经电阻R32连接电源地；电阻R33一端连接运算放大器U9A的反向输入端，另一端连接运算放大器U9A的输出端；运算放大器U9A的反向输入端经电阻R34连接电源地；运算放大器U9A的输出端经电容C41和C42后连接运算放大器U9B的正向输入端；电阻R41一端连接在电容C41和C42之间，另一端连接运算放大器U9B的输出端；运算放大器U9B的正向输入端经电阻R42连接电源地；电阻R43一端连接运算放大器U9B的反向输入端，另一端连接运算放大器U9B的输出端；运算放大器U9B的反向输入端经电阻R44连接电源地；运算放大器U9B的输出端连接峰值检测电路的输入端。

上述方案中，所述峰值检测电路主要由运算放大器IC1A、IC1B，二极管D1、D2，电容C1，以及电解电容C2，以及电位器R8组成；带通滤波电路的输出端连接运算放大器IC1A的正向输入端；电容C1与二极管D1相并联后，该二极管D1的阳极连接运算放大器IC1A的反向输入端，二极管D1的阴极连接运算放大器IC1A的输出端；二极管D2的阳极连接运算放大器IC1A的输出端，二极管D2的阴极连接运算放大器IC1B的正向输入端；电解电容C2的正极连接运算放大器IC1B的正向输入端，电解电容C2的负极连接电源地；电位器R8的一端与运算放大器IC1A的反向输入端相连；电位器R8的另一端分为2路，一路连接运算放大器IC1B的反向输入端，另一路连接运算放大器IC1B的输出端；运算放大器IC1B的输出端连接AD采集电路的输入端。

上述方案中，所述AD采集电路主要由模数转换器U2，电容C101、C201，以及电解电容C102、C202组成；电容C101和电解电容C102相并联后，电解电容C102的正极连接模数转换器U2的Vref端，电解电容C102的负极连接电源地；电容C201和电解电容C202相并联后，电解电容C202的正极连接模数转换器U2的Vcc端，电解电容C202的负极连接电源地；模数转换器U2的+IN端连接峰值检测电路的输出端，模数转换器U2的clk端、Data端和conv端分别连接在单片机的相应端上。

与现有技术相比，本实用新型所设计的手持式噪声测量装置，其外界噪声信号通过驻极体传感器转换成电信号，电信号经过仪表放大器放大到合适的电压状态再经过带通滤波器得到符合人耳能听到的声音信号频率，用峰值检测电路把交流的信号转换为直流电，然后用A/D采集送到单片机处理后获得相应的噪声分贝值，并最终通过液晶显示测量的噪声结果。本手持式噪声测量装置最终实现了对环境噪声的实时监测，测量范围可达到40dB到130dB，并且准确度能够控制在±4dB范围之内。

附图说明

图1为一种手持式噪声测量装置的结构原理框图。

图2为噪声采集电路的电路原理图。

图3为档位选择电路的电路原理图。

图4为放大电路的电路原理图。

图5-1为低通滤波器的电路原理图。

图5-2为高通滤波器的电路原理图。

图6为峰值检测电路的电路原理图。

图7为AD采集电路的电路原理图。

图8为显示电路的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示的一种手持式噪声测量装置，主要由噪声采集电路、档位选择电路、放大电路、带通滤波电路、峰值检测电路、AD采集电路、单片机和显示电路组成。其中噪声采集电路的输出端经档位选择电路与放大电路的输入端相连，放大电路的输出端经带通滤波电路连接峰值检测电路的输入端，峰值检测电路的输出端经AD采集电路连接单片机的输入端，单片机的输出端连接显示电路。

1、噪声采集电路（参见图2）

所述噪声采集电路主要由驻极体传感器MK，三极管Q1，电阻R1、R2、Rb，电容C1，以及电解电容C2组成。驻极体传感器MK的正端分为2路，一路经电阻Rb与电源正极相连，一路经电容C1连接三极管Q1的栅极。驻极体传感器MK的另一端同时连接三极管Q1的源极和电源地。电阻R2的两端跨接在三极管Q1的栅极和漏极上。三极管Q1的漏极分为2路，一路经电阻R1与电源正极相连，一路经电解电容C2连接档位选择电路输入端。参见图2。

噪声采集电路采用的传声器又称驻极体，俗称“麦克风”。驻极体传声器是将声波转换为相应电信号的传感器。它包括声波接收器和力-电换能器两个部分。由声音造成的空气压力使传感器的振动膜振动，进而经变换器将此机械运动转换成电参量的变化，是噪声测量系统中的一个主要环节。驻极体传感器的工作原理高分子极化膜上生产时就注入了一定的永久电荷(Q)，由于没有放电回路，这个电荷量是不变的，在声波的作用下，极化膜随着声音震动，因此和背极的距离也跟着变化，也就是锁极化膜和背极间的电容是随声波变化。我们知道电容上电荷的公式是Q＝C×V，反之V＝Q/C也是成立的。驻极体总的电荷量是不变，当极板在声波压力下后退时，电容量减小，电容两极间的电压就会成反比的升高，反之电容量增加时电容两极间的电压就会成反比的降低。最后再通过阻抗非常高的场效应将电容两端的电压取出来，同时进行放大，我们就可以得到和声音对应的电压了。由于场效应管时有源器件，需要一定的偏置和电流才可以工作在放大状态，因此，驻极体传感器都要加一个直流偏置才能工作。它的电路的接法有两种：源极输出和漏极输出。源极输出有三根引出线，漏极D接电源正极，源极S经电阻接地，再经一电容作信号输出；漏极输出有两根引出线，漏极D经一电阻接至电源正极，再经一电容作信号输出，源极S直接接地。电路采用驻极体传感器源极接地，漏极输出的连接方法，动态范围宽，灵敏度高。在Vcc=12V的工作电压下。当驻极体两端的电压V1=Vcc/2偏置电流为500A时，驻极体的灵敏度达到最大。根据欧姆定律:Rb=(12-6)/0.5=12K，所以在本电路中取漏极负载电阻Rb=12K。三极管S8050作为功率的前极放大。电容C1起到隔直流电压，耦合音频的作用。驻极体的电位的大小与灵敏度的高低成正比。因此，要提高产品的灵敏度，要把极化电位提高一点。但是，如果极化电位过高，容易增大背极和膜片之间的吸力，严重时会把膜片吸到背极上，这就是所谓的吸膜现象。吸膜后的传声器灵敏度极不稳定，会产生灵敏度飘移。再则，电位越高，越能保证电位的稳定性，从而给传声器的稳定性带来问题。因此，驻极体电位的高低必须控制在一定的范围之内，不能一味的追求灵敏度而过分的提高极化电位。

2、档位选择电路（参见图3）

所述档位选择电路主要由运算放大器U8A、U8B，电阻R3、R100、R101、R102、R103，档位选择按键SEL-RS，以及模拟开关U3组成。运算放大器U8A的正向输入端与噪声采集电路的输出端相连，运算放大器U8A的反向输入端直接连接运算放大器U8A的输出端，运算放大器U8A的输出端经电阻R3连接运算放大器U8B的反向输入端，运算放大器U8B的正向输入端接地，运算放大器U8B的输出端连接模拟开关U3的Y端。运算放大器U8B的反向输入端经电阻R100连接模拟开关U3的X0端和Y0端，运算放大器U8B的反向输入端经电阻R101连接模拟开关U3的X1端和Y1端，运算放大器U8B的反向输入端经电阻R102连接模拟开关U3的X2端和Y2端，运算放大器U8B的反向输入端经电阻R103连接模拟开关U3的X3端和Y3端。档位选择按键SEL-RS的2个输出端分别连接模拟开关U3的A端和B端。模拟开关U3的X端连接放大电路的输入端。参见图3。

档位选择电路的核心是CD4052模拟开关，CD4052是一个差分4通道数字控制模拟开关，有A、B两个二进制控制输入端。通过档位电路之前先经过一个跟随电路，为了使阻抗匹配。跟随器之后接一个标准的10K电阻做为运放的输入电阻。通过模拟开关CD4052来选通运放的反馈电阻，进行不同倍数的放大或跟随或者衰减。电路的真值表如表1所示：

表1电路的真值表

INH	B	A	选通状态	电路状态
					0	0	0	X0,Y0	衰减10倍
0	0	1	X1,Y1	衰减20倍
					0	1	0	X2,Y2	跟随，不放大
0	1	1	X3,Y3	衰减3.3倍
					1	*	*	None	None

从真值表可以清楚的看出档位选择电路的工作方式，以及它的功能。

3、放大电路（参见图4）

所述放大电路主要由仪表放大器U7和电位器R4组成。电位器R4的一端连接在仪表放大器U7的rg1端上，另一端连接在仪表放大器U7的rg2端上。仪表放大器U7的vn+端连接档位选择电路的输出端，仪表放大器U7的vo端连接带通滤波电路的输入端。参见图4。

INA118是美国B－B公司生产的精密仪表放大器，它在内部集成了输入保护电路，其增益可由外部可调增益电阻Rg进行调节。它具有精度高、功耗低、共模抑制比高和工作频带宽等优点，适合对各种微小信号进行放大。INA118独特的电流反馈结构使得它在较高的增益下也能保持很高的频带宽度(G=100时带宽为70kHz)。INA118通过在脚1和脚8之间外接一电阻Rg来实现不同的增益，该增益可从1到1000不等。电阻Rg的大小可由下式决定：

Rg=50kΩ/(G－1)

式中：G为增益

由于Rg的稳定性和温度漂移对增益有影响，因此，在那些需要获得高精度增益的应用中对Rg的要求也比较高，应采用高精度、低噪声的金属膜电阻。此外，高增益的电路设计中的Rg值较小。因此，在高增益时的接线电阻不能忽略，由于它的存在，实际增益可能会有较大的偏差，因而，计算得到的Rg值需要修正。修正的具体方法是用一个可调电位器替代Rg，调节电位器使得输出电压与输入电压的比值达到设计所要求的增益值。Ref引脚应接地或对地串接一个阻值很低的电阻，获得很好的共模抑制比。本发明要求符合人耳的噪声频率为20Hz到20KHz，频率覆盖的范围比较广所以引用INA118芯片能够容易的实现对信号的放大并且能够抑制共模的干扰从而得到比较稳定的噪声信号。通过调节电阻R4的电阻就可以调节电路的增益，外部电路简单可调的增益范围宽。对微弱的噪声信号放大到合适状态，对于后面A/D的能够更为准确采集到测量的电压值。INA118作为硬件模块的主要放大部分。

4、带通滤波电路

所述带通滤波电路主要由低通滤波器（参见图5-1）和高通滤波器（参见图5-2）组成。

低通滤波器包括运算放大器U1A、U1B，电阻R130、R11-14、R21-R24，以及电容C11、C12、C21、C22。放大电路的输出端经电阻R11和R12后连接运算放大器U1A的正向输入端。电容C11的一端连接在电阻R11和R12之间，另一端连接运算放大器U1A的输出端。电容C12的一端连接运算放大器U1A的正向输入端，另一端连接电源地。运算放大器U1A的反向输入端经电阻R14与电源地相连。电阻R13一端连接运算放大器U1A的反向输入端，另一端连接运算放大器U1A的输出端。电阻R130一端连接在放大电路的输出端和电阻R11之间，另一端连接电源地。运算放大器U1A的输出端经电阻R21和R22后连接运算放大器U1B的正向输入端。电容C21的一端连接在电阻R21和R22之间，另一端连接运算放大器U1B的输出端。电容C22的一端连接运算放大器U1B的正向输入端，另一端连接电源地。运算放大器U1B的反向输入端经电阻R24与电源地相连。电阻R23一端连接运算放大器U1B的反向输入端，另一端连接运算放大器U1B的输出端。运算放大器U1B的输出端连接高通滤波器的输入端。参见图5-1。

高通滤波器包括运算放大器U9A、U9B，电阻R31-34、R41-R44，以及电容C31、C32、C41、C42。低通滤波器的输出端经电容C31和C32后连接运算放大器U9A的正向输入端。电阻R31一端连接在电容C31和C32之间，另一端连接运算放大器U9A的输出端。运算放大器U9A的正向输入端经电阻R32连接电源地。电阻R33一端连接运算放大器U9A的反向输入端，另一端连接运算放大器U9A的输出端。运算放大器U9A的反向输入端经电阻R34连接电源地。运算放大器U9A的输出端经电容C41和C42后连接运算放大器U9B的正向输入端。电阻R41一端连接在电容C41和C42之间，另一端连接运算放大器U9B的输出端。运算放大器U9B的正向输入端经电阻R42连接电源地。电阻R43一端连接运算放大器U9B的反向输入端，另一端连接运算放大器U9B的输出端。运算放大器U9B的反向输入端经电阻R44连接电源地。运算放大器U9B的输出端连接峰值检测电路的输入端。参见图5-2。

带通滤波器（band-pass filter）是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。本发明采用的是有源带通滤波器，由低通滤波器和高通滤波器两部分组成。

先用集成的运放NE5532为主要芯片加上外围元件构成一个四阶的有源低通滤波器。低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路，它实际上是一种具有特定频率响应的放大器。滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难。根据设计的要求要滤除掉大于20KHz的噪声频率，因为人耳识别的声音的频率在大于20Khz之后就听不见了。结合实际人耳对声音最敏感的频率段在4KHz左右，所以对于十几KHz的频率已经对听觉上很模糊了。因此本次设计的低频滤波器的截止频率在15KHz。四阶的有源滤波器运用到两个集成的NE5532芯片及RC网络构成。根据公式：

R=1/2πf_cC

式中，C取102的电容1000pF,则求出的电阻值为：

R=1/2×3.14×15×10³×10^-9≈10.6×10³

所以取标准的10KΩ。因此，R=10KΩ。

电阻R130起到阻抗匹配的作用，滤波器的放大倍数Av=1+,因为R13R14。所以Av起到正向跟随的作用。通过以上设计出的低通滤波器能够满足本次设计课题的需要。

高通滤波器是让某一频率以上的信号分量通过，而对该频率以下的信号分量大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。它在设计上就是一个二阶高通滤波器包含两个RC支路，即将二阶低通滤波器的R与Ｃ对换位置，即可构成二阶高通滤波器。根据设计的指标，人耳最低能够听到20Hz的频率的声音，所以要设计一个截止频率大于20Hz的高通滤波器。同上面理论，在实际中对于几十Hz的声音频率也是很微弱的。因此，截止频率在几百Hz的高通滤波器能够满足本次设计的要求。结合校准的噪声测量装置给出的频率范围，最终设计的高通滤波器的截止频率为300Hz。高通滤波器的计算公式与低通的相同。

R=1/2πf_cC

式中,C取104的电容0.1μF,则求出的电阻值为：

R=1/2×3.14×300×0.1×10^-6≈5.31×10³

所以取标准的6KΩ。因此，R＝6KΩ。

同低通滤波器的增益设计一样高通滤波器的增益Av=1+R33/R34，因为R13R14。所以Av起到正向跟随的作用。

通过以上分别对低通和高通滤波器的设计，然后再组合两个滤波器就可以得到一个带宽为300Hz到15KHz的带通滤波器。滤除掉人耳无法或者很难听到的频率段。消除了其他频率对后面测量带来的影响，这样就可以只对有用的噪声信号进行采集转换为声音的分贝输出。带通滤波器设计的好坏直接影响到测量的结果，因此，此部分对截止频率比较严格。通过调试这部分的硬件模块能够满足带宽范围的要求。

5、峰值检测电路（参见图6）

所述峰值检测电路主要由运算放大器IC1A、IC1B，二极管D1、D2，电容C1，以及电解电容C2，以及电位器R8组成。带通滤波电路的输出端连接运算放大器IC1A的正向输入端。电容C1与二极管D1相并联后，该二极管D1的阳极连接运算放大器IC1A的反向输入端，二极管D1的阴极连接运算放大器IC1A的输出端。二极管D2的阳极连接运算放大器IC1A的输出端，二极管D2的阴极连接运算放大器IC1B的正向输入端。电解电容C2的正极连接运算放大器IC1B的正向输入端，电解电容C2的负极连接电源地。电位器R8的一端与运算放大器IC1A的反向输入端相连。电位器R8的另一端分为2路，一路连接运算放大器IC1B的反向输入端，另一路连接运算放大器IC1B的输出端。运算放大器IC1B的输出端连接AD采集电路的输入端。参见图6。

峰值检测器就是要对信号的峰值进行采集并保持。它的作用是对输入信号的峰值进行提取，产生输出Vo=Vpeak，为了实现这样的目标，电路输出值会一直保持，直到一个新的更大的峰值出现或电路复位。峰值检测器的电路特性，可以确定下面几个模块：

①用来保持最近峰值的模拟储存器，即电容器，它存储电荷的功能使它充当一个电压存储器，；

②当一个新的峰值出现时，用来进一步对电容充电的单向电流开关即二极管；

③当一个新的峰值出现时，使电容电压能够跟踪输入电压的器件，即电压跟随器。

电容C26作为电路的模拟储存器，充电电容C26必须足够的大，才能降低漏电流的影响，然而太大的电容值会导致充电时间过长，影响电路快速性，要求C26的储存电压功能一定要好，而却漏电性很少。本次设计没有外加对电路放电部分，检测到的峰值电压要快速的跟随输入的交流信号变化，所以C26不能太大。IN4148作为单向电流开关。IC1A为实现电容电压跟随输入峰值变化的电压跟随器。对IC1A的要求是它应该具有足够低的直流输入误差和输出电流能力，以便再短暂的峰值期间对C26进行充电。对于IC1B的要求是输入偏置电流必须足够的低,这样才能使峰值之间的电容放电最小。

6、AD采集电路（参见图7）

所述AD采集电路主要由模数转换器U2，电容C101、C201，以及电解电容C102、C202组成。电容C101和电解电容C102相并联后，电解电容C102的正极连接模数转换器U2的Vref端，电解电容C102的负极连接电源地。电容C201和电解电容C202相并联后，电解电容C202的正极连接模数转换器U2的Vcc端，电解电容C202的负极连接电源地。模数转换器U2的+IN端连接峰值检测电路的输出端，模数转换器U2的clk端、Data端和conv端分别连接在单片机的相应端上。参见图7。

AD采集模块运用的芯片是ADS7818。它是一个12位的采样模拟-数字转换器完整的采样/保持,内部参考电压为2.5V,同步串行接口。典型功耗为11mW的在一个500kHz吞吐速率。输入范围是零到2倍于基准电压,可以由外部电压过驱动和内部参考。ADS7818的采样时间为350ns。时钟的最高频率为8MHz，时钟的高电平和低电平都至少要维持50ns。如果采用AT89S52来控制ADS7818，采样时间和最高时钟频率的要求都可以满足。这里需要注意的是，时钟还必须大于200KHz的最低频率，最低频率由片内的保持电容上电荷的放电情况决定。

7、显示电路（参见图8）

显示模块用液晶LCD1602作显示，它具有显示稳定外围电路简单，易于软件编写程序控制。因为噪声测量装置的设计只用显示测量噪声的分贝值，显示的内容要求比较少。1602能够满足它的显示要求。参见图8。

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。放大电路由仪表放大器INA118构成，精心调整相关外围元件参数，可使其输出幅频特性满足测量要求的电压信号，通过带通滤波电路得到满足人耳听觉的频率信号，再用峰值检测电路把交流电信号转换为直流电，通过ADS7818采集直流电压送给单片机处理。当A/D采集的电压大于它的测量范围，就对模拟开关CD4052选择信号端选通衰减档位，把原信号衰减到合适状态在经过前面电路处理再经过ADS7818采集。这样就可以对仪器做成自动调档的功能。经处理后，用LCD1602对噪声声压级显示出测量的噪声分贝值。

Claims

1.一种手持式噪声测量装置，其特征在于：主要由噪声采集电路、档位选择电路、放大电路、带通滤波电路、峰值检测电路、AD采集电路、单片机和显示电路组成；其中噪声采集电路的输出端经档位选择电路与放大电路的输入端相连，放大电路的输出端经带通滤波电路连接峰值检测电路的输入端，峰值检测电路的输出端经AD采集电路连接单片机的输入端，单片机的输出端连接显示电路。

2.根据权利要求1所述的一种手持式噪声测量装置，其特征在于：所述噪声采集电路主要由驻极体传感器MK，三极管Q1，电阻R1、R2、Rb，电容C1，以及电解电容C2组成；驻极体传感器MK的正端分为2路，一路经电阻Rb与电源正极相连，一路经电容C1连接三极管Q1的栅极；驻极体传感器MK的另一端同时连接三极管Q1的源极和电源地；电阻R2的两端跨接在三极管Q1的栅极和漏极上；三极管Q1的漏极分为2路，一路经电阻R1与电源正极相连，一路经电解电容C2连接档位选择电路输入端。

3.根据权利要求1所述的一种手持式噪声测量装置，其特征在于：所述档位选择电路主要由运算放大器U8A、U8B，电阻R3、R100、R101、R102、R103，档位选择按键SEL-RS，以及模拟开关U3组成；运算放大器U8A的正向输入端与噪声采集电路的输出端相连，运算放大器U8A的反向输入端直接连接运算放大器U8A的输出端，运算放大器U8A的输出端经电阻R3连接运算放大器U8B的反向输入端，运算放大器U8B的正向输入端接地，运算放大器U8B的输出端连接模拟开关U3的Y端；运算放大器U8B的反向输入端经电阻R100连接模拟开关U3的X0端和Y0端，运算放大器U8B的反向输入端经电阻R101连接模拟开关U3的X1端和Y1端，运算放大器U8B的反向输入端经电阻R102连接模拟开关U3的X2端和Y2端，运算放大器U8B的反向输入端经电阻R103连接模拟开关U3的X3端和Y3端；档位选择按键SEL-RS的2个输出端分别连接模拟开关U3的A端和B端；模拟开关U3的X端连接放大电路的输入端。

4.根据权利要求1所述的一种手持式噪声测量装置，其特征在于：所述放大电路主要由仪表放大器U7和电位器R4组成；电位器R4的一端连接在仪表放大器U7的rg1端上，另一端连接在仪表放大器U7的rg2端上；仪表放大器U7的vn+端连接档位选择电路的输出端，仪表放大器U7的vo端连接带通滤波电路的输入端。

5.根据权利要求1所述的一种手持式噪声测量装置，其特征在于：所述带通滤波电路主要由低通滤波器和高通滤波器组成；其中

低通滤波器包括运算放大器U1A、U1B，电阻R130、R11-14、R21-R24，以及电容C11、C12、C21、C22；放大电路的输出端经电阻R11和R12后连接运算放大器U1A的正向输入端；电容C11的一端连接在电阻R11和R12之间，另一端连接运算放大器U1A的输出端；电容C12的一端连接运算放大器U1A的正向输入端，另一端连接电源地；运算放大器U1A的反向输入端经电阻R14与电源地相连；电阻R13一端连接运算放大器U1A的反向输入端，另一端连接运算放大器U1A的输出端；电阻R130一端连接在放大电路的输出端和电阻R11之间，另一端连接电源地；运算放大器U1A的输出端经电阻R21和R22后连接运算放大器U1B的正向输入端；电容C21的一端连接在电阻R21和R22之间，另一端连接运算放大器U1B的输出端；电容C22的一端连接运算放大器U1B的正向输入端，另一端连接电源地；运算放大器U1B的反向输入端经电阻R24与电源地相连；电阻R23一端连接运算放大器U1B的反向输入端，另一端连接运算放大器U1B的输出端；运算放大器U1B的输出端连接高通滤波器的输入端；

高通滤波器包括运算放大器U9A、U9B，电阻R31-34、R41-R44，以及电容C31、C32、C41、C42；低通滤波器的输出端经电容C31和C32后连接运算放大器U9A的正向输入端；电阻R31一端连接在电容C31和C32之间，另一端连接运算放大器U9A的输出端；运算放大器U9A的正向输入端经电阻R32连接电源地；电阻R33一端连接运算放大器U9A的反向输入端，另一端连接运算放大器U9A的输出端；运算放大器U9A的反向输入端经电阻R34连接电源地；运算放大器U9A的输出端经电容C41和C42后连接运算放大器U9B的正向输入端；电阻R41一端连接在电容C41和C42之间，另一端连接运算放大器U9B的输出端；运算放大器U9B的正向输入端经电阻R42连接电源地；电阻R43一端连接运算放大器U9B的反向输入端，另一端连接运算放大器U9B的输出端；运算放大器U9B的反向输入端经电阻R44连接电源地；运算放大器U9B的输出端连接峰值检测电路的输入端。

6.根据权利要求1所述的一种手持式噪声测量装置，其特征在于：所述峰值检测电路主要由运算放大器IC1A、IC1B，二极管D1、D2，电容C1，以及电解电容C2，以及电位器R8组成；带通滤波电路的输出端连接运算放大器IC1A的正向输入端；电容C1与二极管D1相并联后，该二极管D1的阳极连接运算放大器IC1A的反向输入端，二极管D1的阴极连接运算放大器IC1A的输出端；二极管D2的阳极连接运算放大器IC1A的输出端，二极管D2的阴极连接运算放大器IC1B的正向输入端；电解电容C2的正极连接运算放大器IC1B的正向输入端，电解电容C2的负极连接电源地；电位器R8的一端与运算放大器IC1A的反向输入端相连；电位器R8的另一端分为2路，一路连接运算放大器IC1B的反向输入端，另一路连接运算放大器IC1B的输出端；运算放大器IC1B的输出端连接AD采集电路的输入端。

7.根据权利要求1所述的一种手持式噪声测量装置，其特征在于：所述AD采集电路主要由模数转换器U2，电容C101、C201，以及电解电容C102、C202组成；电容C101和电解电容C102相并联后，电解电容C102的正极连接模数转换器U2的Vref端，电解电容C102的负极连接电源地；电容C201和电解电容C202相并联后，电解电容C202的正极连接模数转换器U2的Vcc端，电解电容C202的负极连接电源地；模数转换器U2的+IN端连接峰值检测电路的输出端，模数转换器U2的clk端、Data端和conv端分别连接在单片机的相应端上。