智能声级计的设计与分析

　　一、引　　言

　　声级计是声学测量中最基本而又最常用的仪器,它广泛用于工农业生产、环保部门及科研单位的机械和电子产品噪声、环境噪声、交通噪声的现场测量;还可用于听力校准,以便确定噪声对人耳听觉的危害程度。近几年来,随着电子技术的飞速发展,声级计朝着小型化、多功能、准确可靠、便于操作的方向发展。为此,研制开发了以单片机AT89S8282为核心的多功能声级计。它与目前使用的大多数声级计相比,具有以下特点:

　　1·体积小而轻,克服了重而大的缺点,便于携带。

　　2·自动量程代替了用波段开关进行手工转换,方便了使用。

　　3·多功能,可一机多用,提高性价比。

　　4·采用交流对称波动态驱动LCD,实现了在一个扫描周期内加在LCD各极间的直流平均电压几乎为零,大大延长了LCD的使用寿命。

　　二、系统功能与组成

　　本仪器主要功能如下:

　　1·用作普通声级计,进行A计权、C计权和线性的声级测量。

　　2·统计声级计,可用来测量噪声级的统计分布,即测量期间超过某一声级的噪声所出现的概率。

　　3·简易积分声级计。用于测量非稳定噪声的等效连续A声级Leq。

　　4·可外接滤波器,对某些特定的频率的噪声进行分析。

　　5·声级设定后,可实现溢出报警指示。

　　6·自动记忆测量的最大值和测量状态,并可随时重现出来。系统功能的选择和计权选择由面板上的薄膜开关输入,并由发光二极管指示。本仪器的整机系统硬件框图,如图1所示。

　　由传声器MIC来的被测信号经由前置放大器放大,进入频率计权网络。它是一组根据一定要求进行频率滤波的电网络,其特性符合IEC651标准及GB3785标准。微处理器根据使用者的设定,选择其中一种计权信号,进行自动衰减和放大之后对被测信号真有效值检波,检出的直流信号经电平移动后作为压控振荡器的输入信号进行V/F变换。压控振荡器的输出频率是与输入电压成正比。单片机通过检测方波的频率,即可求得声级dB的大小。由于AT89S8282单片机内有8K字节可擦除程序存贮器和2K字节EPROM内数据存贮器,大大简化了硬件电路的设计。被测信号接入INTO脚。为提高频率测量精度,本仪器采用了多周期测量的方法,下面就对频率测量进行分析误差

式中Tc———计算脉冲的周期(即时基),本仪表中Tc为2μs

　　N———一定时间脉冲个数

　　将(2)式代入(1)式:

　　用16进制表示:

　　由(1)式得:

　　由(2)式得

式中ΔN———量化误差