便攜式數(shù)字噪聲計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及噪聲監(jiān)測和傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種便攜式數(shù)字噪聲計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]噪聲計(jì)作為一種常用的噪聲測量設(shè)備，廣泛應(yīng)用于噪聲測量領(lǐng)域。然而，當(dāng)前噪聲計(jì)的應(yīng)用具有一定局限性。一方面，噪聲計(jì)難以通過自身的測量功能來統(tǒng)計(jì)并評估一定時(shí)間內(nèi)環(huán)境噪聲的整體趨勢，需采集數(shù)據(jù)后借助計(jì)算機(jī)等平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評估。另一方面，傳統(tǒng)的噪聲計(jì)包括聲壓轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器、有效值檢波器、對數(shù)變換器、AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微控制器、顯示屏等部分，如果想保證噪聲計(jì)具有較高的精度，則硬件成本會(huì)相對較高，使用者大多為環(huán)保部門測試員或科研工作者等，難以進(jìn)入普通百姓家庭。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0004]為此，本實(shí)用新型的目的在于提出一種便攜式數(shù)字噪聲計(jì)，該數(shù)字噪聲計(jì)具有精確度高、一致性好、結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)便于攜帶，且應(yīng)用范圍廣。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出了一種便攜式數(shù)字噪聲計(jì)，包括:信號處理單元，所述信號處理單元用于檢測噪聲信號，并將所述噪聲信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號；控制單元，所述控制單元與所述信號處理單元相連，以根據(jù)所述直流電壓信號得到噪聲分貝值；以及顯示單元，所述顯示單元與所述控制單元相連，用于顯示所述噪聲分貝值。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型的便攜式數(shù)字噪聲計(jì)，信號處理單元檢測噪聲信號，并將噪聲信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號，控制單元將直流電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、加權(quán)計(jì)算及對數(shù)變換處理后得到噪聲分貝值，然后顯示噪聲分貝值。該數(shù)字噪聲計(jì)具有精確度高、一致性好、結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)便于攜帶，且應(yīng)用范圍廣。
[0007]另外，根據(jù)本實(shí)用新型上述的便攜式數(shù)字噪聲計(jì)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0008]在一些示例中，所述信號處理單元包括:聲壓轉(zhuǎn)換器，所述聲壓轉(zhuǎn)換器用于檢測噪聲信號，并將所述噪聲信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；高通濾波器，所述高通濾波器與所述聲壓轉(zhuǎn)換器電連接，用于對所述電壓信號進(jìn)行濾波，以濾除所述電壓信號的中低頻信號；運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器與所述高通濾波器電連接，用于對所述高通濾波器輸出的電壓信號進(jìn)行放大；低通濾波器，所述低通濾波器與所述運(yùn)算放大器電連接，用于對放大后的電壓信號進(jìn)行低通濾波，以濾除其中的高頻信號；有效值檢波器，所述有效值檢波器與所述低通濾波器電連接，用于將所述低通濾波器輸出的交變電壓信號轉(zhuǎn)換成與被測聲壓有效值成比例的直流電壓信號。
[0009]在一些示例中，所述聲壓轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器及有效值檢波器均由通用性IC器件及其外圍器件構(gòu)成。
[0010]在一些不例中，所述聲壓轉(zhuǎn)換器為電容式麥克風(fēng)。[0011 ] 在一些示例中，所述高通濾波器和所述低通濾波器的頻帶寬度可調(diào)。
[0012]在一些示例中，所述控制單元為單片機(jī)。
[0013]在一些示例中，所述顯示單元通過有線或無線與所述控制單元相連。
[0014]在一些示例中，所述顯示單元為LED顯示屏或IXD顯示屏。
[0015]在一些示例中，還包括:輸入端口，所述輸入端口用于連接外部電源保護(hù)電路以及為所述控制單元提供仿真接口。
[0016]本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0017]本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0018]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的便攜式數(shù)字噪聲計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的信號處理單元的結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖3是根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的便攜式數(shù)字噪聲計(jì)的各功能單元的連接示意圖；
[0021]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的頻率響應(yīng)特性曲線示意圖；以及
[0022]圖5是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的一致性測試曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對本實(shí)用新型的限制。
[0024]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的便攜式數(shù)字噪聲計(jì)。
[0025]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的便攜式數(shù)字噪聲計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，該便攜式數(shù)字噪聲計(jì)100包括:信號處理單元110、控制單元120和顯示單元130。
[0026]其中，信號處理單元110用于檢測噪聲信號，并將噪聲信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號?？刂茊卧?20與信號處理單元110相連，以根據(jù)直流電壓信號得到噪聲分貝值，具體地說，控制單元120用于將直流電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、加權(quán)計(jì)算及對數(shù)變換處理后得到噪聲分貝值。顯示單元130與控制單元120相連，用于顯示噪聲分貝值。其中，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，控制單元120例如為單片機(jī)。顯示單元130例如為LED顯示屏或LCD顯示屏。更為具體地，顯示單元130例如通過有線或無線與控制單元120相連。
[0027]換言之，控制單元120具有AD模數(shù)轉(zhuǎn)換、加權(quán)計(jì)算、對數(shù)變換等功能，將多種功能集中于單片機(jī)或其它控制器，簡化了硬件電路，同時(shí)節(jié)約了成本。
[0028]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，信號處理單元110進(jìn)一步包括:聲壓轉(zhuǎn)換器111、高通濾波器112、運(yùn)算放大器113、低通濾波器和有效值檢波器115。
[0029]其中，聲壓轉(zhuǎn)換器111用于檢測噪聲信號，并將噪聲信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。高通濾波器112與聲壓轉(zhuǎn)換器111電連接，用于對電壓信號進(jìn)行濾波，以濾除電壓信號的中低頻信號。運(yùn)算放大器113與高通濾波器112電連接，用于對高通濾波器112輸出的電壓信號進(jìn)行放大。低通濾波器114與運(yùn)算放大器113電連接，用于對放大后的電壓信號進(jìn)行低通濾波，以濾除其中的高頻信號。有效值檢波器115與低通濾波器114電連接，用于將低通濾波器114輸出的交變電壓信號轉(zhuǎn)換成與被測聲壓有效值成比例的直流電壓信號。在具體示例中，例如，聲壓轉(zhuǎn)換器111、運(yùn)算放大器113及有效值檢波器115均由通用性IC器件及其外圍器件構(gòu)成。更為具體地，聲壓轉(zhuǎn)換器111例如為電容式麥克風(fēng)，具有成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0030]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，高通濾波器112和低通濾波器114的頻帶寬度可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0031]在本實(shí)用新型的進(jìn)一步實(shí)施例中，如圖3所示，該便攜式數(shù)字噪聲計(jì)100例如還包括:輸入端口 140。輸入端口 140用于連接外部電源保護(hù)電路以及為控制單元120提供仿真接口，輸入端口 140例如為但不限于USB接口。其中，電源保護(hù)電路位于電源接口與電源穩(wěn)壓器之間。
[0032]作為具體的示例，圖3展示了本實(shí)用新型實(shí)施例的便攜式數(shù)字噪聲計(jì)100的各功能單元的連接關(guān)系。結(jié)合圖3，本實(shí)用新型的便攜式數(shù)字噪聲計(jì)100的結(jié)構(gòu)及原理概述如下:USB接口(即輸入端口 140) —方面為數(shù)字噪聲計(jì)100提供電源，另一方面為控制單元120(如單片機(jī))提供仿真接口。USB接口輸出電源經(jīng)過保護(hù)電路9后，得到穩(wěn)定、紋波小、防短路、防過載的5V直流電壓。5V直流電壓一方面給運(yùn)算放大器113、有效值檢波器115、顯示單元130提供電源。另一方面，5V直流電壓經(jīng)過穩(wěn)壓器11轉(zhuǎn)換為3.3V直流電壓為控制單元120提供電源。MIC咪頭(即聲壓轉(zhuǎn)換器111)是數(shù)字噪聲計(jì)100的傳感器，將感應(yīng)到的噪聲信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓輸出。電壓信號經(jīng)高通濾波器112濾波，使輸出信號的頻率不小于高通截止頻率。高通濾波后的信號進(jìn)入運(yùn)算放大器113，將微小的電壓信號放大，通過調(diào)節(jié)電位器14，使增益在一定范圍內(nèi)變化。放大后的電壓信號再經(jīng)過低通濾波器114，使輸出信號的頻率不大于低通截止頻率。電壓信號經(jīng)過低通濾波后輸入有效值檢波器115，將交變信號轉(zhuǎn)換成與被測聲壓有效值成比例的直流信號。有效值檢波器115輸出的直流信號被送至控制單元120，控制單元120通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬電壓信