环境噪声的实时测量方法与应用研究

发布时间：2017-04-10 09:19

  本文关键词：环境噪声的实时测量方法与应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：环境噪声,是指工业生产、建筑施工、交通运输和社会生活中所产生的干扰周围生活环境的声音。随着社会经济快速发展、人类活动的大幅增加,环境噪声污染成为一个日益严峻的问题。对环境噪声的准确测量与分析是有效治理环境噪声污染、减小环境噪声危害的重要前提。同时随着全社会对环境噪声污染的关注和环境噪声防控力度的增加,环境噪声测量设备在多种环境噪声监测领域中有着广泛的应用需求。本文对环境噪声的实时测量方法与应用两方面进行研究,旨在开发出一种能对环境噪声进行实时测量分析的系统。研究内容包括频率计权、时间计权、倍频程分析等测量方法的优化设计；以及为实现上述功能的系统软、硬件设计。针对基于双线性变换法设计的A/C计权出现较大误差,提出一种基于搜寻者优化算法的A/C计权设计,使用搜寻者优化算法对A/C计权的ⅡR滤波器系数进行搜索优化,利用人群作为搜寻者的群体智能,对A/C计权ⅡR滤波器进行优化设计；利用差分逼近微分的方法对时间计权进行数字化推导；对倍频程分析采用数字滤波器组进行设计,并使用降采样的方法来解决1/3倍频程分析运算量过大的问题,同时给出基于Matlab的倍频程数字滤波器组的设计流程。采用DSP与MCU分别作为系统的算法执行核心与管理核心,并将整个系统电路按功能分为若干单元模块,给出详细的电路设计。最后对系统进行软件设计,给出频率计权、时间计权、倍频程分析程序的流程图,同时对以上程序的运行时间进行分析。最后对系统的频率计权、时间计权、倍频程分析进行了实验测试。对频率计权、时间计权、倍频程滤波器的仿真及实验结果表明本系统所实现的频率计权、时间计权误差均可以满足GB/T 3785.1-2010对1级声级计的要求；倍频程滤波器误差满足GB/T 3241-2010对1级滤波器的要求；程序运行耗时分析表明1/3倍频程分析可以满足系统实时性的要求。
【关键词】：环境噪声测量 频率计权 1/3倍频程分析 搜寻者优化 数字信号处理
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB53
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景和意义11-12
• 1.2 环境噪声测量12-16
• 1.2.1 声压与声压级12
• 1.2.2 环境噪声测量常用评价量12-14
• 1.2.3 环境噪声测量的研究现状和发展趋势14-16
• 1.3 本文研究的主要内容16-17
• 第2章 环境噪声测量方法的数字化实现17-32
• 2.1 频率计权与数字化实现17-25
• 2.1.1 频率计权原理17-18
• 2.1.2 基于搜寻者优化算法的A/C计权数字滤波器设计18-25
• 2.2 时间计权与数字化实现25-26
• 2.3 倍频程分析与数字化实现26-32
• 2.3.1 倍频程分析原理26-28
• 2.3.2 倍频程分析实现28-32
• 第3章 环境噪声实时测量系统算法仿真32-40
• 3.1 仿真测试平台32
• 3.2 频率计权仿真测试32-36
• 3.3 时间计权仿真测试36-37
• 3.4 倍频程滤波器性能仿真测试37-40
• 第4章 环境噪声实时测量系统电路设计40-71
• 4.1 系统电路设计概述40-44
• 4.1.1 电路功能分析40
• 4.1.2 主要器件选型40-42
• 4.1.3 系统电路构成42-44
• 4.2 信号采集单元电路设计44-50
• 4.2.1 传声器及其输出44-45
• 4.2.2 信号调理电路及I~2S接口设计45-49
• 4.2.3 ADC外围电路设计49-50
• 4.3 数据处理单元电路设计50-53
• 4.3.1 TMS320C6747复位与时钟电路50-51
• 4.3.2 JTAG接口电路51-52
• 4.3.3 DSP启动52-53
• 4.4 管理单元电路设计53-63
• 4.4.1 STM320F407核心系统电路设计53-57
• 4.4.2 存储模块电路设计57-60
• 4.4.3 通信模块电路设计60-62
• 4.4.4 人机交互模块电路设计62-63
• 4.5 电源单元电路设计63-68
• 4.5.1 5V电源设计64-65
• 4.5.2 正负12V电源设计65-67
• 4.5.3 3.3V电源设计67
• 4.5.4 1.2V电源设计67-68
• 4.6 系统PCB设计68-71
• 第5章 环境噪声实时测量系统软件设计71-84
• 5.1 软件设计思路71
• 5.2 数据处理单元软件设计71-77
• 5.2.1 数据处理单元DSP主程序72-73
• 5.2.2 DSP启动及系统初始化73
• 5.2.3 测量分析模块程序73-75
• 5.2.4 程序运行耗时分析75-77
• 5.3 系统实验77-84
• 5.3.1 频率计权实验77-81
• 5.3.2 时间计权实验81
• 5.3.3 倍频程分析实验81-84
• 结论84-86
• 参考文献86-89
• 致谢89-90
• 附录A 环境噪声实时测量系统实物90-91
• 附录B 基于SOA的A计权优化设计Matlab程序91-99
• 附录C 时间计权Matlab仿真测试程序99-106
• 附录D 倍频程滤波器Matlab仿真测试程序106-114

  本文关键词：环境噪声的实时测量方法与应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：296403