[实用新型]便携式数字声音与振动分析仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种便携式数字声音与振动分析仪，简称声振分析仪器。仪器内部采用数字信号处理芯片和基于RISC指令系统的微处理芯片(嵌入式芯片)组成，用于声音，包括噪声，以及振动分析和检测。

背景技术

目前，传统的声振分析仪器有两种，一种是采用电阻、电容、运算放大器组成，不同的中心频率和带宽用不同的阻容参数。由于线路复杂、不可能将所有中心频率的滤波器都做在一个仪器中，在进行频谱分析时也只能一个中心频率点一个中心频率点扫描出来，测量的速度很低，只能对稳态噪声和振动进行测量。而自然界中大多数声源发出的声音在频率和强度上是变化的，所以这种仪器在声振频谱分析方面有局限性。另一种是采用工控机或计算机，用软件的办法加以实现，尽管这种仪器采用了数字化的设计方法，但仪器的体积大，重量重，不宜携带。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有模拟声振分析仪器不能进行频谱分析和数字分析仪器体积大，重量重等不足，提供一种便携式数字声音与振动分析仪。

便携式数字声音与振动分析仪采用ARM微处理器模块和DSP数字信号处理模块，其中微处理器模块分别与增益放大器无线、数字信号处理模块、无线发送模块、触摸液晶显示器、键盘以及网络接口相连接，增益放大器与声振传感器相连接，数模转换模块还分别与增益放大器和数字信号处理模块相连接。

所述的增益放大器内部模块连接关系为逻辑控制模块分别与复用模块、增益开关串口控制模块相连接，复用模块还与运放器的信号输入的正极相连接，增益开关分别与电阻调节模块、运放器和逻辑控制模块相连接。

所述的数字信号处理模块连接关系为数字信号处理器分别与主机接口、外部存储器、闪存、I2C接口、McBSP0、McBSP1。

本实用新型的有益效果：①稳定性好、精度高、可靠性高、功能强大、数字化设计，体积小、功耗低、操作简单、便携式；②既可测量噪声又可测量振动，既可测量总值又可进行频谱分析；③满足国际标准IEC61672-2002和国家标准GB17181-1997；④采用模块化设计，以便其它产品的移植和更新，并可按有关规程进行鉴定；⑤采用无线数据传输技术，实现仪器的实时无线测控。

附图说明

图1是便携式数字声音与振动分析仪电路框图；

图2是本实用新型的增益放大模块电路框图；

图3是本实用新型的信号处理模块电路框图；

图4是本实用新型的中央处理模块电路框图；

图5是本实用新型的系统软件框架图；

图6是本实用新型的应用软件流程图。

具体实施方式

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是

①电路设计：整机电路由传声器、前置级、高位高精度A/D转换器、低耗高精度的DSP、高速嵌入式控制芯片，触摸式液晶显示器等部分组成。噪声与振动信号的时间计权、倍频程、1/3倍频程滤波、1/6倍频程滤波、快速傅立叶变换、频率计权、检波等功能均采用数字信号处理来实现。

②程序编制：便携式声振实时分析仪的主要功能均由软件来实现，信号处理技术是这次设计的重点，本次设计要求体积小、功耗低、可以在声频范围内进行实时1/3倍频程频谱分析，这也是设计中的难点。采用先进的算法，减少运算的时间，则可以选用较低速度的DSP，硬件的设计也相对简单，生产成本也低。

我们已经进行了软件设计，IIR型数字滤波器经过归一化设计后，对1/3倍频程频谱分析，估计DSP的处理速度要在20M条/秒以上就可以了。

③无线数据交换：

结合GSM芯片进行局域化无线数据传输，噪声检测系统开发，可检测整个城市或地区的噪声情况。

④产品外型设计：采用人性化外型设计，包括液晶显示界面，触摸式键盘，整体外型的设计等；

⑤模块化电路设计：整体电路采用模块化设计，以利于降低电噪声和降低功耗，也有利于产品更新，并采用低功耗的嵌入式芯片作为中央处理器控制整个电路的运行。

⑥产品检测：将用国际标准IEC61672-2002进行产品检测，以利于产品出口。

如图1所示，便携式数字声音与振动分析仪采用ARM微处理器模块和DSP数字信号处理模块，其中微处理器模块分别与增益放大器无线、数字信号处理模块、无线发送模块、触摸液晶显示器、键盘以及网络接口相连接，增益放大器与声振传感器相连接，数模转换模块还分别与增益放大器和数字信号处理模块相连接。