一種低成本便攜式的高精度噪聲計設計方案

　　噪聲污染和氣體污染、固體物質(zhì)污染已稱(chēng)為當今世界三大污染。過(guò)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。噪聲監測是提高人類(lèi)生活水平的重要途徑。人耳的聽(tīng)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量，而且人耳對聲壓相對變化的分辨具有非線(xiàn)性特征，通常采用40方等響曲線(xiàn)的反曲線(xiàn)對聲壓級進(jìn)行計權校正，即用A計權網(wǎng)絡(luò )測A聲級，它的單位是dB。目前，國外公司一直占據國內高精度噪聲計市場(chǎng)，它的價(jià)格普遍偏高，嚴重制約了噪聲計的廣泛使用。然而，用于日常生活的環(huán)境噪聲測量設備并不需要復雜和十分精確的測量?jì)x器，因此設計一種低成本、便攜式、可滿(mǎn)足日常生活使用的噪聲計十分重要。

　　1 電路設計

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

　　LP=20lg(P／P0)

　　式中：基準量P0單位為μPa，當P=P0時(shí)，Lp=0 dB；

　　當P=107P0時(shí)，LP=140 dB。

　　系統原理圖如圖1所示，在信號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放大到適宜處理的范圍；通過(guò)A計權網(wǎng)絡(luò )很好地滿(mǎn)足人耳對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應的分貝值，避免采用單片機進(jìn)行大運算量的對數處理，提高了反應速度；調整電路可以確定所需的不同測量零點(diǎn)；最后用數碼管對結果進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，具有快慢顯示功能。

　　1．1 噪聲信號的采集及放大電路實(shí)現

　　駐極體話(huà)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的電壓驅動(dòng)下，動(dòng)態(tài)范圍可以達到一2～+2V。經(jīng)過(guò)調試，當話(huà)筒電壓V1=VCC／2時(shí)，話(huà)筒靈敏度達到最大。在本電路中取漏極負載電阻R1=20 kΩ，電路圖如圖2所示。傳感器將噪聲信號變換為電信號后，繼續將其放大。放大電路采用帶寬大于2 MHz的運算放大器。

　　電路參數：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。