[實用新型]便攜式數字聲音與振動分析儀

無效

• 申請號: 200720113054.4
• 申請日: 2007-08-10
• 公開（公告）號: CN201083539Y
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 畢崗
• 申請（專利權）人: 畢崗
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本實用新型涉及一種便攜式數字聲音與振動分析儀，簡稱聲振分析儀器。儀器內部采用數字信號處理芯片和基于RISC指令系統的微處理芯片(嵌入式芯片)組成，用于聲音，包括噪聲，以及振動分析和檢測。

背景技術

目前，傳統的聲振分析儀器有兩種，一種是采用電阻、電容、運算放大器組成，不同的中心頻率和帶寬用不同的阻容參數。由于線路復雜、不可能將所有中心頻率的濾波器都做在一個儀器中，在進行頻譜分析時也只能一個中心頻率點一個中心頻率點掃描出來，測量的速度很低，只能對穩態噪聲和振動進行測量。而自然界中大多數聲源發出的聲音在頻率和強度上是變化的，所以這種儀器在聲振頻譜分析方面有局限性。另一種是采用工控機或計算機，用軟件的辦法加以實現，盡管這種儀器采用了數字化的設計方法，但儀器的體積大，重量重，不宜攜帶。

發明內容

本實用新型的目的是為了克服現有模擬聲振分析儀器不能進行頻譜分析和數字分析儀器體積大，重量重等不足，提供一種便攜式數字聲音與振動分析儀。

便攜式數字聲音與振動分析儀采用ARM微處理器模塊和DSP數字信號處理模塊，其中微處理器模塊分別與增益放大器無線、數字信號處理模塊、無線發送模塊、觸摸液晶顯示器、鍵盤以及網絡接口相連接，增益放大器與聲振傳感器相連接，數模轉換模塊還分別與增益放大器和數字信號處理模塊相連接。

所述的增益放大器內部模塊連接關系為邏輯控制模塊分別與復用模塊、增益開關串口控制模塊相連接，復用模塊還與運放器的信號輸入的正極相連接，增益開關分別與電阻調節模塊、運放器和邏輯控制模塊相連接。

所述的數字信號處理模塊連接關系為數字信號處理器分別與主機接口、外部存儲器、閃存、I2C接口、McBSP0、McBSP1。

本實用新型的有益效果：①穩定性好、精度高、可靠性高、功能強大、數字化設計，體積小、功耗低、操作簡單、便攜式；②既可測量噪聲又可測量振動，既可測量總值又可進行頻譜分析；③滿足國際標準IEC61672-2002和國家標準GB17181-1997；④采用模塊化設計，以便其它產品的移植和更新，并可按有關規程進行鑒定；⑤采用無線數據傳輸技術，實現儀器的實時無線測控。

附圖說明

圖1是便攜式數字聲音與振動分析儀電路框圖；

圖2是本實用新型的增益放大模塊電路框圖；

圖3是本實用新型的信號處理模塊電路框圖；

圖4是本實用新型的中央處理模塊電路框圖；

圖5是本實用新型的系統軟件框架圖；

圖6是本實用新型的應用軟件流程圖。

具體實施方式

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是

①電路設計：整機電路由傳聲器、前置級、高位高精度A/D轉換器、低耗高精度的DSP、高速嵌入式控制芯片，觸摸式液晶顯示器等部分組成。噪聲與振動信號的時間計權、倍頻程、1/3倍頻程濾波、1/6倍頻程濾波、快速傅立葉變換、頻率計權、檢波等功能均采用數字信號處理來實現。

②程序編制：便攜式聲振實時分析儀的主要功能均由軟件來實現，信號處理技術是這次設計的重點，本次設計要求體積小、功耗低、可以在聲頻范圍內進行實時1/3倍頻程頻譜分析，這也是設計中的難點。采用先進的算法，減少運算的時間，則可以選用較低速度的DSP，硬件的設計也相對簡單，生產成本也低。

我們已經進行了軟件設計，IIR型數字濾波器經過歸一化設計后，對1/3倍頻程頻譜分析，估計DSP的處理速度要在20M條/秒以上就可以了。

③無線數據交換：

結合GSM芯片進行局域化無線數據傳輸，噪聲檢測系統開發，可檢測整個城市或地區的噪聲情況。

④產品外型設計：采用人性化外型設計，包括液晶顯示界面，觸摸式鍵盤，整體外型的設計等；

⑤模塊化電路設計：整體電路采用模塊化設計，以利于降低電噪聲和降低功耗，也有利于產品更新，并采用低功耗的嵌入式芯片作為中央處理器控制整個電路的運行。

⑥產品檢測：將用國際標準IEC61672-2002進行產品檢測，以利于產品出口。

如圖1所示，便攜式數字聲音與振動分析儀采用ARM微處理器模塊和DSP數字信號處理模塊，其中微處理器模塊分別與增益放大器無線、數字信號處理模塊、無線發送模塊、觸摸液晶顯示器、鍵盤以及網絡接口相連接，增益放大器與聲振傳感器相連接，數模轉換模塊還分別與增益放大器和數字信號處理模塊相連接。