RU137977U1

RU137977U1 - DEVICE FOR ACOUND NOISE SIGNALS CONTROL

Info

Publication number: RU137977U1
Application number: RU2013136880/28U
Authority: RU
Inventors: Иван Николаевич Кириллов; Владислав Венедиктович Булкин
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2014-02-27

Abstract

1. Устройство контроля акустошумовых сигналов, включающее последовательно соединенные микрофон, усилитель и фильтр, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, цифровой сигнальный процессор, выполненный с возможностью реализации алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ), а также устройство обработки и представления информации, причем усилитель выполнен с возможностью регулировки усиления, при этом выход фильтра подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, а второй выход цифрового сигнального процессора к входу автоматической регулировки усиления усилителя, кроме того, фильтр выполнен по схеме фильтра низких частот.2. Устройство контроля акустошумовых сигналов по п.1, отличающееся тем, что в качестве устройства обработки и представления информации может использоваться персональный компьютер.1. The control device of acoustic noise signals, including a series-connected microphone, amplifier and filter, characterized in that it is additionally introduced in series with an analog-to-digital converter, a digital signal processor configured to implement a fast Fourier transform (FFT) algorithm, as well as a device processing and presenting information, the amplifier being configured to adjust the gain, while the output of the filter is connected to the input of an analog-to-digital converter eating, and the second output of the digital signal processor to the input of the automatic gain control of the amplifier, in addition, the filter is made according to the low-pass filter. 2. The acoustic noise control device according to claim 1, characterized in that a personal computer can be used as a device for processing and presenting information.

Description

Заявленное техническое решение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для мониторинга акустошумового загрязнения урбанизированных пространств.The claimed technical solution relates to a control and measuring technique and can be used to monitor acoustic noise pollution in urban spaces.

Из предшествующего уровня техники известны различные устройства контроля акустического шума, в частности - измеритель шума и вибрации (шумомер) ВШВ-003, состоящий из измерительного микрофона, усилителя, набора корректирующих фильтров, детектора, интегратора и стрелочного индикатора [Измеритель уровня шума и вибрации ВШВ-003. - Режим доступа: http://www.pribortehsnab.ru/catalog/sound-level-meter/vshv-003m2.html].Various acoustic noise control devices are known from the prior art, in particular, the VSHV-003 noise and vibration meter (sound level meter), consisting of a measuring microphone, amplifier, a set of correction filters, a detector, an integrator and a dial indicator [VSV- noise and vibration level meter 003. - Access mode: http://www.pribortehsnab.ru/catalog/sound-level-meter/vshv-003m2.html].

Фактически, шумомер представляет собой микрофонный датчик и вольтметр, индикатор которого отградуирован в децибелах. Электрические фильтры применяются для обеспечения измерений в соответствии с выбранной формой частотной характеристики, а также для измерения уровней звукового давления в октавных или третьоктавных полосах частот.In fact, the sound level meter is a microphone sensor and a voltmeter, the indicator of which is calibrated in decibels. Electric filters are used to ensure measurements in accordance with the selected frequency response form, as well as to measure sound pressure levels in octave or one-third octave frequency bands.

Такой принцип измерения заведомо вноси т определенную погрешность, поскольку любой вольтметр независимо от того, аналоговый он или цифровой, показывает усредненное значение напряжения (амплитуды) в измеряемой полосе частот ряда R10 (ГОСТ Р 531 88.1-2008).This measurement principle obviously introduces a certain error, since any voltmeter, regardless of whether it is analog or digital, shows the average voltage (amplitude) value in the measured frequency band of the R10 series (GOST R 531 88.1-2008).

Задача, на решение которой направлено заявленное устройство, заключается в расширении возможностей контроля акустошумового загрязнения урбанизированных территорий и, как следствие, повышении качества прогноза распространения этого загрязнения на жилые зоны, включая детские учреждения.The task to which the claimed device is directed is to expand the capabilities of monitoring acoustic noise pollution in urban areas and, as a result, improving the quality of the forecast for the spread of this pollution to residential areas, including child care facilities.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство контроля акустошумовых сигналов, включающее последовательно соединенные микрофон, усилитель и фильтр, дополнительно введены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, цифровой сигнальный процессор, выполненный с возможностью реализации алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ), а также устройство обработки и представления информации, причем усилитель выполнен с возможностью регулировки усиления, при этом выход фильтра подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, а второй выход цифрового сигнального процессора к входу автоматической регулировки усиления усилителя, кроме того фильтр выполнен по схеме фильтра низких частот.This goal is achieved due to the fact that in the control device of acoustic noise signals, including a series-connected microphone, amplifier and filter, a series-connected analog-to-digital converter, a digital signal processor configured to implement the Fast Fourier Transform (FFT) algorithm, and a device for processing and presenting information, the amplifier being configured to adjust the gain, while the output of the filter is connected to an analog-digital input ovogo converter and the second output of the digital signal processor to the input of the automatic gain control amplifier, besides the filter circuit is formed by the low pass filter.

По второму варианту в качестве устройства обработки и представления информации может использоваться персональный компьютер.According to the second embodiment, a personal computer can be used as a device for processing and presenting information.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение возможности повышения, в сравнении со стандартной схемой измерения шумомером, точности определения частоты и амплитуды пиков акустического шума. Обусловлено такое преимущество тем, что переход от амплитудно-временной характеристики к амплитудно-частотной реализуется на аппаратном уровне алгоритмом быстрого преобразования Фурье (БПФ). Использование БПФ дает возможность наблюдать и отслеживать не средние значения в заданной полосе частот, как это и происходит в стандартных шумомерах, а узкополосные амплитудные всплески на различных частотах, зачастую находящихся на краях октавного диапазона. Кроме того, рассматриваемый измерительный канал позволяет с большей, чем в стандартной схеме, точностью определить значения частоты и амплитуды пиков.The technical result provided by the given set of features is to provide the possibility of increasing, in comparison with the standard measurement scheme of the sound level meter, the accuracy of determining the frequency and amplitude of the peaks of acoustic noise. This advantage is due to the fact that the transition from the amplitude-time characteristic to the amplitude-frequency characteristic is implemented at the hardware level by the Fast Fourier Transform (FFT) algorithm. The use of FFT makes it possible to observe and track not average values in a given frequency band, as is the case in standard sound level meters, but narrow-band amplitude bursts at various frequencies, often located at the edges of the octave range. In addition, the measuring channel under consideration allows one to more accurately determine the frequency and peak amplitudes than in the standard circuit.

На фиг. 1 представлена схема первого варианта устройства.In FIG. 1 shows a diagram of a first embodiment of the device.

Устройство контроля акустошумовых сигналов состоит из микрофона 1, усилителя 2, фильтра 3, аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП), цифрового сигнального процессора 5 и устройства обработки и представления информации 6.The acoustic noise control device consists of a microphone 1, an amplifier 2, a filter 3, an analog-to-digital converter 4 (ADC), a digital signal processor 5, and an information processing and presentation device 6.

Имеющийся акустошумовой сигнал фиксируется микрофоном 1. Усилитель 2 имеет функцию автоматической регулировки усиления (АРУ), которая управляется цифровым сигнальным процессором 5 (ЦСП), что позволяет значительно расширить динамический диапазон измерений. Для защиты полезного сигнала от высокочастотных помех применен фильтр, выполненный по схеме фильтра низких частот 3. Аналого-цифровой преобразователь 4 осуществляет преобразование аналогового сигнала в цифровой и последующую передачу этого сигнала в цифровой сигнальный процессор 5, откуда он поступает в устройство обработки и представления информации 6. Кроме того, ЦСП 5 выполняет функцию управления АРУ.The existing acoustic noise signal is recorded by microphone 1. Amplifier 2 has a function of automatic gain control (AGC), which is controlled by a digital signal processor 5 (DSP), which can significantly expand the dynamic range of measurements. To protect the useful signal from high-frequency interference, a filter is used, made according to the low-pass filter scheme 3. An analog-to-digital converter 4 converts an analog signal into a digital one and then transfers this signal to a digital signal processor 5, from where it enters the information processing and presentation device 6 . In addition, the DSP 5 performs the function of controlling the AGC.

Применение данного устройства позволит повысить точность контроля акустошумового загрязнения урбанизированных территорий, повысить качество прогноза распространения э того сигнала вглубь жилых территорий, выявить не регистрируемые стандартными шумомерами амплитудные пики на частотах, отличающихся от средневзвешенных значений октавных диапазонов частот.The use of this device will improve the accuracy of monitoring acoustic noise pollution in urban areas, improve the quality of the forecast for the propagation of this signal deeper into residential areas, and identify amplitude peaks not recorded by standard sound level meters at frequencies that differ from the weighted average values of octave frequency ranges.

Claims

1. The control device of acoustic noise signals, including a series-connected microphone, amplifier and filter, characterized in that it is additionally introduced in series with an analog-to-digital converter, a digital signal processor configured to implement a fast Fourier transform (FFT) algorithm, as well as a device processing and presenting information, the amplifier being configured to adjust the gain, while the output of the filter is connected to the input of an analog-to-digital converter eating, and the second output of the digital signal processor to the input of the automatic gain control of the amplifier, in addition, the filter is made according to the scheme of the low-pass filter.

2. The acoustic noise control device according to claim 1, characterized in that a personal computer can be used as a device for processing and presenting information.