[发明专利]一种基于数字信号处理的噪声测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字式噪声测量系统，尤其是涉及一种基于数字信号 处理的噪声测量系统及方法。

背景技术

传统的噪声测量系统如图1所示，是采用模拟电路实现信号滤波、声 压级算法以及计权网络，其运算速度慢、精度低、动态范围小、功耗大， 而且功能单一。

近年来，随着微电子以及集成电路的快速发展，出现了一些数字式噪 声测量系统，其相比传统的噪声测量系统运算速度、精度、动态范围都有 所提高，但由于设计的噪声测量系统的结构不同，例如，选用的处理器多 为单片机等一些数字信号处理能力较差的处理器，而且AD采样模块的采 样频率范围小，采样精度低等，并且在系统中仍使用模拟的时间计权网络 以及倍频程分析模块，在实现噪声测量时，算法复杂，动态范围小，所测 量信号的频率范围也有所限制，而且精度很难满足要求。

因此，有必要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述缺点，提供了一种硬件连接 简单、算法实现容易、动态范围大、测量精度高，而且可实现的功能丰富 的基于DSP的数字式噪声测量系统及方法。

本发明的技术方案是：

提供了一种基于数字信号处理的噪声测量系统，其中，包括依次连接 的传声器、放大器、AD采样模块、数字信号处理器和单片机，其中，

所述传声器，用于采集声音信号并将其转化为模拟的电压信号；

所述放大器，用于降低所述电压信号阻抗，得到低阻抗电压信号；

所述AD采样模块，用于将所述低阻抗电压信号转换成数字信号；

所述单片机，用于输入声压级计算所需的计算参数，并显示计算得到 的声压级；

所述数字信号处理器，用于响应所述中断信号，采样数字信号，根据 所述计算参数选择分析模式，对所述数字信号进行声压级分析计算，得到 声压级，并将声压级发送至所述单片机显示；所述分析模式包括倍频程分 析和FFT分析，其中：

所述倍频程分析包括：采样4096个数字信号数据；初始化倍频程分析 结果存储区，将所有数字信号先通过20KHz的带通滤波器，计算4096个滤 波结果的平方和，并进行线性平均；再按1/2抽取重组信号，将数字信号循 环通过预定频率的数字带通滤波器进行滤波，进行求平方和及进行线性平 均，依次包括16KHz的带通滤波器、12.5KHz的带通滤波器和10KHz的带 通滤波器，将最后结果通过10KHz的低通滤波器后，计算各带通滤波器滤 波后的总平均值，并计算各频带声压级以及总声压级；再对数字信号进行 1/2抽取以进行下一轮的滤波；每次滤波计算结果均存储在倍频程分析结果 存储区中，以备后续运算分析使用；设定循环次数i＝10，当i≥10时，直 到定时器溢出产生中断时，停止倍频程分析，利用保存在倍频程分析结果 存储区中的数据计算出等效声压级，统计声压级；

所述分析模式为FFT分析时，包括：设定预定分析时间，并采样数字 信号；对所述数字信号进行FFT变换，得到信号频谱、能量谱、单边功率 谱，通过单边功率谱求出噪音信号的声压谱，根据计算声压级的公式计算 出各频率点的声压级；计算各频率点的声压级值，并绘制声压级谱，通过 分贝求和运算计算出总声压级。本发明所述的噪声测量系统，其中，所述 AD采样模块设置于所述数字信号处理器内部；所述放大器包括前置放大器 和程控放大器，其中，

所述前置放大器，用于对所述电压信号进行阻抗变换，将高阻抗电压 信号变成低阻抗电压信号；

所述程控放大器，用于根据所述AD采样模块的满量程值调整所述低 阻抗电压信号大小，并将处理后的信号发送给所述AD采样模块。

本发明所述的噪声测量系统，其中，所述AD采样模块连接在所述数 字信号处理器与所述放大器之间；所述放大器为前置放大器，用于对所述 电压信号进行阻抗变换，将高阻抗电压信号变成低阻抗电压信号，并发送 给所述AD采样模块。

本发明所述的噪声测量系统，其中，所述数字信号处理器上连接有外 部存储器，用于存储所述计算结果。

本发明所述的噪声测量系统，其中，所述单片机上连接有键盘，用于 输入所述数字信号处理器进行声压级计算分析所需要的计算参数，包括时 间计权方式、测量时间或显示模式。