基于DSP的声强测量分析系统研究

摘要

声强技术作为声学领域中一种重要的测量技术，广泛应用于声功率测定、机械故障诊断与质量控制、声源定位、声强流线测量以及环境噪声监测与分析等方面，尤其在声功率测定及主噪声源识别方面有着独到的优势。
　　鉴于声强测量在声学领域广泛的需求和应用，本文研究声强测量算法，设计一种基于DSP的实时声强测量分析系统，并对系统测量误差进行深入分析，提出降低误差的有效方法。
　　论文分为五个部分：第一，综述国内外声强测量技术的研究现状和发展趋势，指出基于DSP的声强测量分析系统的研究意义；第二，介绍目前已有的声强测量方法，重点阐述基于双传声器的互功率谱声强测量方法，同时给出声压级、声强级、1/3倍频程、A计权的数字化实现过程；第三，构建基于ADC+DSP+MCU的硬件系统，将系统分成数据采集单元、数据处理单元、管理单元和电源单元四个功能模块，给出详细的电路设计；第四，给出数据处理单元软件设计，详细介绍基于多抽样率的频域1/3倍频程声强谱分析方法，并通过仿真实验验证其滤波器衰减特性；第五，分析声强测量分析系统的误差，从有限差分误差、相位失配误差、本底噪声干扰三个方面进行详细分析，采用基于几何平均声压的声强计算方法以降低有限差分误差和相位失配误差，采用基于功率谱修正的本底噪声消除方法以降低本底噪声干扰。
　　本文设计的声强测量分析系统具有以下测量功能：实时测量声压级、声强级，提供1/3倍频程谱分析和A计权结果。测试结果表明，系统的声压和声强频率响应满足国标GB/T17561-1998对1级声强测量系统的要求，1/3倍频程分析性能符合国家计量检定规程JJG992-2004对1级声强测量系统的检定要求，A计权特性符合JJG992-2004的规定。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 声强测量技术的研究状况与发展趋势

1.3 本文研究的主要内容

第2章 声强测量方法与数字化实现

2.1 声强测量的原理

2.2 声压级的计算

2.3 声强级的计算

2.4 1/3倍频程分析与数字化实现

2.5 A计权与数字化实现

2.6 本章小结

第3章 声强测量分析系统硬件设计

3.1 硬件系统总体方案设计

3.2 数据采集单元电路设计

3.3 数据处理单元电路设计

3.4 管理单元电路设计

3.5 电源单元电路设计

3.6 本章小结

第4章 声强测量分析系统软件设计

4.1 数据处理单元软件设计框架

4.2 主程序流程

4.3 数据采集初始化流程

4.4 测量分析流程

4.5 数据传输流程

4.6 本章小结

第5章 系统的误差分析

5.1 有限差分误差

5.2 相位失配误差

5.3 基于几何平均声压的声强计算方法

5.4 本底噪声的影响

5.5 系统测试

5.6 本章小结

结论

1. 本文的主要工作

2. 不足和展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表学术论文目录

附录B 声强测量分析系统PCB实物图

附录C 声强测量分析系统测试平台