聲強測量是聲學領域中的一種重要測量技術,廣泛應用于聲功率測量、聲源方向測定、環(huán)境噪聲監(jiān)測以及機器故障診斷等方面。目前國內的聲強測量系統(tǒng)普遍采用“聲強探頭+信號調理電路+數(shù)據(jù)采集卡+計算機”的技術方案,價格昂貴、不易攜帶,嚴重制約了聲強測量技術在聲學測量領域的進一步應用。為了解決上述問題,本文在衡陽衡儀電氣有限公司委托開發(fā)項目“聲強測量儀研發(fā)”的支持下,開展聲強測量方法研究,在此基礎上,研制了一款基于DSP的便攜式聲強測量儀。本文主要開展如下四方面的研究工作:(1)對比分析各種聲強測量方法的優(yōu)缺點,著重介紹本文所采用的頻域p-p法測量聲強的原理,并給出了該方法的數(shù)字化的實現(xiàn)過程;(2)對比分析頻率計權的數(shù)字濾波器和FFT的兩種實現(xiàn)方法,給出了各自的適用場合;(3)通過對現(xiàn)有的倍頻程分析方法——時域帶通濾波器組算法和定采樣FFT算法進行分析,發(fā)現(xiàn)上述方法均存在運算量大、實時性差以及低頻段誤差較大等缺陷,難以滿足聲強測量儀對倍頻程分析的測量精度和實時性的要求。因此,本文提出了一種基于多采樣率的FFT倍頻程分析算法,提高了系統(tǒng)的實時性和低頻段的測量精度;(4)構建了“雙傳聲器探頭+信號調理電路...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1.緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內外聲強測量技術的研究現(xiàn)狀
    1.3 課題來源與本文研究內容
2.聲強測量的原理
    2.1 噪聲測量概述
        2.1.1 聲壓與聲壓級
        2.1.2 聲強與聲強級
        2.1.3 頻率計權
        2.1.4 倍頻程分析
    2.2 聲強測量的原理及實現(xiàn)方法
        2.2.1 p-u法測量聲強
        2.2.2 p-p法測量聲強
    2.3 雙傳聲器探頭
3.聲強測量中的關鍵算法設計與實現(xiàn)
    3.1 頻率計權的設計與實現(xiàn)
        3.1.1 頻率計權的原理
        3.1.2 基于數(shù)字濾波器的頻率計權
        3.1.3 基于FFT的頻率計權
    3.2 窗函數(shù)的選擇
    3.3 基于FFT的聲壓級與聲強級的數(shù)字化實現(xiàn)
        3.3.1 基于FFT的聲壓級的數(shù)字化實現(xiàn)
        3.3.2 基于FFT的聲強級的數(shù)字化實現(xiàn)
    3.4 傳統(tǒng)的倍頻程分析方法
        3.4.1 時域帶通濾波器組的倍頻程算法分析
        3.4.2 定采樣的FFT倍頻程算法分析
    3.5 基于多采樣率的FFT倍頻程算法分析及設計
        3.5.1 以因子D抽取
        3.5.2 算法原理
        3.5.3 抽取因子D的確定及頻段的劃分
        3.5.4 抗混疊濾波器的設計及數(shù)字化實現(xiàn)
        3.5.5 時間復雜度優(yōu)化
        3.5.6 倍頻程性能仿真驗證
4.基于DSP的聲強測量儀的硬件設計
    4.1 聲強測量儀硬件設計概述
    4.2 數(shù)據(jù)采集單元設計
        4.2.1 雙傳聲器輸出
        4.2.2 運算放大器的選型
        4.2.3 模數(shù)轉換器的選型
        4.2.4 信號調理電路
        4.2.5 ADC外圍電路設計
    4.3 信息處理單元設計
        4.3.1 DSP與ADC的接口電路設計
        4.3.2 DSP的最小系統(tǒng)
    4.4 電源單元設計
        4.4.1 正負9V電源設計
        4.4.2 5V電源設計
        4.4.3 3.3V電源設計
5.基于SYS/BIOS的聲強測量儀的軟件設計
    5.1 SYS/BIOS簡介
    5.2 基于SYS/BIOS系統(tǒng)軟件設計
        5.2.1 主程序模塊
        5.2.2 系統(tǒng)初始化模塊
        5.2.3 數(shù)據(jù)處理模塊
    5.3 系統(tǒng)實驗
        5.3.1 A頻率計權實驗
        5.3.2 倍頻程分析實驗
總結
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀碩士期間參與的項目與撰寫的學術論文
附錄B 基于DSP聲強測量儀實物圖
附錄C 基于DSP聲強測量儀的測試平臺



本文編號：3857189