电子测量技术 声级计及设计

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1、班级：电子3071姓名：张熙锋学号：3072107110课题：声级计的设计《电子测量技术》课程设计报告课题：声级计的设计班级电子3071学号3072107110学生姓名张熙锋专业电子信息工程系别电子与电气工程学院指导教师电子测量课程设计指导小组淮阴工学院电子信息工程系2010年6月11班级：电子3071姓名：张熙锋学号：3072107110课题：声级计的设计一、设计目的：1.1培养学生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。1.2学习较复杂的电子系统设计的一般方法，提高基于模拟、数字电路等知识

2、解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。1.3进行基本技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。1.4培养学生的创新能力。二、设计要求：1、测量范围：20—150dB；2、测量结果以3位数码显示；3、画出总体设计电路图；4、提交格式上符合要求，内容完整的设计报告；三、设计内容3.1总框架图3.1.1声压级的测量机理   人耳的听阈一般是20mPa(微帕),痛阈一般是200Pa（帕）,其间相差10711班级：电子30

3、71姓名：张熙锋学号：3072107110课题：声级计的设计倍,这样宽广的声压范围很不易测量,而且人耳对声压的相对变化的分辨具有非线性特征。因此,声学中常用声压级LP来反映声压的变化,将声压p的声压级表示成LP=20lg(p/p0)dB  (1)其中,基准量p0为20mPa。当p=p0时,Lp=0dB,而当p=200Pa时,LP=140dB。用声级计可以测量声压级,采用1kHz纯音输入0.2秒到0.25秒或0.5秒以上,即可得到真实声压级或平均声压级。考虑到人耳对不同频率的响度感觉,在噪声测量中,常取40方（phon）等响曲线的反曲线对声压级进行计权校

4、正,即用A计权网络测得A声级,写成dB（A）。表1给出倍频带中心频率与A声级的校正量之间的关系。表1倍频带中心频率与A声级校正量的关系倍频带中心频率（Hz）31.563125250500A声级校正量（dB）-39.4-26.2-16.1-8.6-3.2倍频带中心频率（Hz）1k2k4k8k16kA声级校正量（dB）01.21.0-1.1-6.6表13.1.2总体设计思路及方法说明环境噪声经高灵敏度、无指向性驻极体传声器转换成电信号。由运放LM324构成三级放大电路,精心调整相关外围元件参数,可使其幅频特性与A计权曲线相近。D1、C1、R1组成峰值检波网

5、络,其输出直流电平反映了噪声声压的大小。由LM331构成电压/频率转换电路,输出的频率信号变成TTL电平送给单片机的P3.4引脚,作为T0的计数脉冲。系统的核心部分是80C51单片机,其P3.5引脚接入由NE555构成的定时器输出的100kHz方波,通过T1中断去控制T0定时计数。从T0端输入的计数脉冲频率,即反映了所测声压的大小。经软件处理后,噪声声压级显示值由P1口输出,经CC4511译码再驱动三位LED数码管显示,适当控制译码器使能端,使三数码管实现动态显示,降低功耗。11班级：电子3071姓名：张熙锋学号：3072107110课题：声级计的设计

6、四、单元电路设计4.1驻极体传声器驻极体传声器有两块金属极板，其中一块表面涂有驻极体薄膜（多数为聚全氟乙丙烯）并将其接地，另一极板接在场效应晶体管的栅极上，栅极与源极之间接有一个二极管。当驻极体膜片本身带有电荷，表面电荷地电量为Q，板极间地电容量为C，则在极头上产生地电压U=Q/C，当受到振动或受到气流地摩擦时，由于振动使两极板间的距离改变，即电容C改变，而电量Q不变，就会引起电压的变化，电压变化的大小，反映了外界声压的强弱，这种电压变化频率反映了外界声音的频率，这就是驻极体传声器地工作原理。由于这种传声器也是电容式结构，信号内阻很大，为了将声音产生的

7、电压信号引出来并加以放大，其输出端也必须使用场效应晶体管。4.2集成四运放LM324　　LM324是四运放集成电路,它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。每一组运算放大器，LM324的引脚排列可用下图表示。本设计中用LM324作相交流放大器。同相交流放大器的特点是输入阻抗高。其中的R1、R2组成1/2V+分压电路,通过R3对运放进行偏置。电路的电压放大倍数Av也仅由外接电阻决定：Av=1+Rf/R4,电路输入电阻为R3。R4的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆。11班级：电子3071姓名：张熙锋学号：3072107110

8、课题：声级计的设计4.3NE555构成的方波输出电路本设计中用NE555构成定时器输出100K