一種低成本便攜式的高精度噪聲計(jì)設(shè)計(jì)方案

　　噪聲污染和氣體污染、固體物質(zhì)污染已稱為當(dāng)今世界三大污染。過高的噪聲會(huì)損害人們的健康，如產(chǎn)生神經(jīng)衰弱、神經(jīng)質(zhì)等。噪聲監(jiān)測(cè)是提高人類生活水平的重要途徑。人耳的聽閾一般是20μPa，痛閾一般為200 Pa，其間相差107倍，這樣寬廣的聲壓范圍不易測(cè)量，而且人耳對(duì)聲壓相對(duì)變化的分辨具有非線性特征，通常采用40方等響曲線的反曲線對(duì)聲壓級(jí)進(jìn)行計(jì)權(quán)校正，即用A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)A聲級(jí)，它的單位是dB。目前，國外公司一直占據(jù)國內(nèi)高精度噪聲計(jì)市場(chǎng)，它的價(jià)格普遍偏高，嚴(yán)重制約了噪聲計(jì)的廣泛使用。然而，用于日常生活的環(huán)境噪聲測(cè)量設(shè)備并不需要復(fù)雜和十分精確的測(cè)量?jī)x器，因此設(shè)計(jì)一種低成本、便攜式、可滿足日常生活使用的噪聲計(jì)十分重要。

　　1 電路設(shè)計(jì)

　　聲學(xué)中常用聲壓級(jí)Lp來反映聲壓的變化，將聲壓P的聲壓級(jí)表示為：

　　LP=20lg(P／P0)

　　式中：基準(zhǔn)量P0單位為μPa，當(dāng)P=P0時(shí)，Lp=0 dB；

　　當(dāng)P=107P0時(shí)，LP=140 dB。

　　系統(tǒng)原理圖如圖1所示，在信號(hào)采集和放大電路中采用了駐極體傳聲器，并采用反相放大器將信號(hào)放大到適宜處理的范圍；通過A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)很好地滿足人耳對(duì)不同頻率聲音的敏感性；AD536芯片很容易得到有效值及其相對(duì)應(yīng)的分貝值，避免采用單片機(jī)進(jìn)行大運(yùn)算量的對(duì)數(shù)處理，提高了反應(yīng)速度；調(diào)整電路可以確定所需的不同測(cè)量零點(diǎn)；最后用數(shù)碼管對(duì)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，具有快慢顯示功能。

　　1．1 噪聲信號(hào)的采集及放大電路實(shí)現(xiàn)

　　駐極體話筒采用源極接地，漏極輸出的方法連接，動(dòng)態(tài)范圍寬，靈敏度高。在VCC=9 V的電壓驅(qū)動(dòng)下，動(dòng)態(tài)范圍可以達(dá)到一2～+2V。經(jīng)過調(diào)試，當(dāng)話筒電壓V1=VCC／2時(shí)，話筒靈敏度達(dá)到最大。在本電路中取漏極負(fù)載電阻R1=20 kΩ，電路圖如圖2所示。傳感器將噪聲信號(hào)變換為電信號(hào)后，繼續(xù)將其放大。放大電路采用帶寬大于2 MHz的運(yùn)算放大器。

　　電路參數(shù)：R2=20 kΩ，R3=51 kΩ，C=0．22μF；

　　增益：A=R3／R2=2．55；

　　輸出電壓幅值大致范圍：0～5 V。