基于Labview的声级计设计

基于Labview的声级计设计
一、选题意义
1、理论意义
通过基于Labview的声级计设计，培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力；学习较复杂的电子系统设计的一般方法以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理；进行基本技术技能训练和培养创新能力。

2、现实意义
普通声级计只能进行各种计权下噪声声压级的测量，并且其噪声的频谱分析、图形显示、数据存储和打印等功能只能通过外接配套设备才能实现，当应用于工业过程监测时，其灵活性明显不足。

基于Labview的声级计属于虚拟仪器，将传统的由硬件实现的数据分析、处理和显示等功能改为由功能强大的计算机软件来完成，使计算机与相应的I/O接口设备相连以获取信号，然后按照测量原理，采用适当的信号分析与处理技术，编制具有测量功能的程序就可以构成相应的测试仪器，降低了仪器的开发和维护费用，缩短了技术更新周期；基于相应的硬件系统，编制不同的软件来实现多种测量仪器的功能，显著提高了仪器的柔性和性价比。

二、论文综述
1、理论的渊源及演进过程
声级计是最基本的噪声测量仪器，它是一种电子仪器，但又不同于电压表等客观电子仪表。

在把声信号转换成电信号时，可以模拟人耳对声波反应速度的时间特性；对高低频有不同灵敏度的频率特性以及不同响度时改变频率特性的强度特性。

因此，声级计是一种主观性的电子仪器。

声级计的基本工作原理是：由传声器将声音转换成电信号，再由前置放大器变换阻抗，使传声器与衰减器匹配。

放大器将输出信号加到计权网络，对信号进行频率计权 ( 或外接滤波器 ) ，然后再经衰减器及放大器将信号放大到一定的幅值，送到有效值检波器 ( 或外按电平记录仪 ) ，在指示表头上给出噪声声级的数值。

（如方框图所示）
图1 声级计基本原理方框图
基于Labview 的虚拟声级计基本包括硬件结构、软件结构、频率计权和统计分析模块。

硬件结构：
声级计采用PC 总线-插卡式虚拟声级计模式，其总体结构如图2所示。

其中，传感器将被测声源信号转换为电信号，A/D 转换电路将模拟信号转换为数字信号，以供计算机软件进行分析和处理，利用Labview 完成对信号的读取、分析、计算、存储和显示。

图2 虚拟声级计的硬件结构框图
软件结构：
所设计的软件结构包括前面板控制程序（参数设置、测量控制等）；数据分析、处理、存储和显示。

其中，前面板如图3所示，主要分为3个模块：测试结果显示模块、测量参数设置模块、波形显示模块。

设置的测量参数主要包括采样频率、加窗类型、滤波器上下截止频率、频率计权方式（A 、B 、C ）、文件的保存路径和保存方式等。

显示的测量结果主要包括：瞬时声级、报警灯、当前的日期时间等。

显示的波形主要办哭哦所采集的信号的时域波形及声压级谱。

对于、
被检声源 传感器 （传声器）
A/D 转换电路 PC (软件部分)
信号的前置处理：信号中常常含有不希望的噪声，所以前置处理需要进行滤波，滤波器采用带通滤波器，上下限截止频率可以根据需要动态地调整。

为了减少由信号截断而带来的频谱泄漏，可以采用加窗处理。

频率计权：声级计的计权网络是声级计的重要组成部分，计权网络的精度直接影响着声级计的各种声级精度。

频谱分析、保存与报警：频谱分析可以通过编写的功率谱计算公式来实现，保存和报警可根据要求调用相应的控件来实现。

常用的噪声评价方法：1.声压2.声压级3.声级和A声级4.等效连续声级
5.统计声级
三、毕业设计时间安排
1、4月4日前完成毕业设计开题报告、文献综述；
2、4月10日前完成硬件结构；
3、4月23日前完成软件结构设计；
4、4月30日前完成系统放大倍数的校准；
5、5月7日前完成比较试验；
6、5月20日前完成毕业设计论文初稿（电子版），交给老师审核指导，并作全面的修改；
7、5月27日前完成毕业设计论文二稿（电子版），交给老师审核指导，并作局部修改；
8、6月3日前完成终稿（电子版和打印稿），并准备进行毕业答辩。

四、参考文献
[1] 曹广忠，阮双琛．基于DSP的汽车转速及噪音测量仪设计．仪表技术与传感器，2002(8)：11—13．
[2]唐贵基．虚拟振动测试分析仪的设计．仪表技术与传感器，2004 (10)：16—18．
[3] 张绍栋，孙家麒．声级计的原理与应用．北京：计量出版社，1986．。