基于DSP的声强测量研究

发布时间：2023-10-27 20:09

　　声强测量是声学领域中的一种重要测量技术,广泛应用于声功率测量、声源方向测定、环境噪声监测以及机器故障诊断等方面。目前国内的声强测量系统普遍采用“声强探头+信号调理电路+数据采集卡+计算机”的技术方案,价格昂贵、不易携带,严重制约了声强测量技术在声学测量领域的进一步应用。为了解决上述问题,本文在衡阳衡仪电气有限公司委托开发项目“声强测量仪研发”的支持下,开展声强测量方法研究,在此基础上,研制了一款基于DSP的便携式声强测量仪。本文主要开展如下四方面的研究工作:(1)对比分析各种声强测量方法的优缺点,着重介绍本文所采用的频域p-p法测量声强的原理,并给出了该方法的数字化的实现过程;(2)对比分析频率计权的数字滤波器和FFT的两种实现方法,给出了各自的适用场合;(3)通过对现有的倍频程分析方法——时域带通滤波器组算法和定采样FFT算法进行分析,发现上述方法均存在运算量大、实时性差以及低频段误差较大等缺陷,难以满足声强测量仪对倍频程分析的测量精度和实时性的要求。因此,本文提出了一种基于多采样率的FFT倍频程分析算法,提高了系统的实时性和低频段的测量精度;(4)构建了“双传声器探头+信号调理电路...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1.绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外声强测量技术的研究现状
    1.3 课题来源与本文研究内容
2.声强测量的原理
    2.1 噪声测量概述
        2.1.1 声压与声压级
        2.1.2 声强与声强级
        2.1.3 频率计权
        2.1.4 倍频程分析
    2.2 声强测量的原理及实现方法
        2.2.1 p-u法测量声强
        2.2.2 p-p法测量声强
    2.3 双传声器探头
3.声强测量中的关键算法设计与实现
    3.1 频率计权的设计与实现
        3.1.1 频率计权的原理
        3.1.2 基于数字滤波器的频率计权
        3.1.3 基于FFT的频率计权
    3.2 窗函数的选择
    3.3 基于FFT的声压级与声强级的数字化实现
        3.3.1 基于FFT的声压级的数字化实现
        3.3.2 基于FFT的声强级的数字化实现
    3.4 传统的倍频程分析方法
        3.4.1 时域带通滤波器组的倍频程算法分析
        3.4.2 定采样的FFT倍频程算法分析
    3.5 基于多采样率的FFT倍频程算法分析及设计
        3.5.1 以因子D抽取
        3.5.2 算法原理
        3.5.3 抽取因子D的确定及频段的划分
        3.5.4 抗混叠滤波器的设计及数字化实现
        3.5.5 时间复杂度优化
        3.5.6 倍频程性能仿真验证
4.基于DSP的声强测量仪的硬件设计
    4.1 声强测量仪硬件设计概述
    4.2 数据采集单元设计
        4.2.1 双传声器输出
        4.2.2 运算放大器的选型
        4.2.3 模数转换器的选型
        4.2.4 信号调理电路
        4.2.5 ADC外围电路设计
    4.3 信息处理单元设计
        4.3.1 DSP与ADC的接口电路设计
        4.3.2 DSP的最小系统
    4.4 电源单元设计
        4.4.1 正负9V电源设计
        4.4.2 5V电源设计
        4.4.3 3.3V电源设计
5.基于SYS/BIOS的声强测量仪的软件设计
    5.1 SYS/BIOS简介
    5.2 基于SYS/BIOS系统软件设计
        5.2.1 主程序模块
        5.2.2 系统初始化模块
        5.2.3 数据处理模块
    5.3 系统实验
        5.3.1 A频率计权实验
        5.3.2 倍频程分析实验
总结
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士期间参与的项目与撰写的学术论文
附录B 基于DSP声强测量仪实物图
附录C 基于DSP声强测量仪的测试平台



本文编号：3857189