基于虚拟仪器技术的便携式噪声检测和分析系统

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1、２００７年４月农业机械学报第３８卷第４期基于虚拟仪器技术的便携式噪声检测和分析系统潘海彬周哲李伯全【摘要】提出将麦克风作为传声器，利用便携式计算机自带的声卡作为简单的数据采集卡，使用ＣＡＴ领域广泛采用的美国ＮＩ公司的ＬａｂＶＩＥＷ软件及ＳＶＴ工具包作为噪声检测和分析系统的开发环境，来构建噪声检测和分析系统。实践证明，基于ＬａｂＶＩＥＷ的噪声检测和分析系统，既利用了普通的简单设备和ＬａｂＶＩＥＷ软件的强大数据采集和处理分析功能，又使得该系统具有相当灵活和

2、便携的特点，而且完全能够满足噪声测试及分析的需求。关键词：噪声检测虚拟仪器ＬａｂＶＩＥＷ中图分类号：ＴＢ５２＋９文献标识码：Ａ定的转换关系转换为待测引言的声压，因此工程单位转近年来，随着人们环保意识的增强，国家对噪声换主要完成电压信号到声的控制法规越来越严格。为了控制噪声，防止其对环压信号的转换，由软件实境造成污染，各国都有专门的机构对噪声进行监测现。由于声音信号采集硬与控制，因此，研制性价比较高的噪声检测和分析系件通常有比较平坦的响应统尤为重要。频带，而人耳听觉具有非图１系统结构框图线性特点，波形调理主要测量环境是应用额外数字滤波器使得调理后的信号接近于人对于噪声测量，目前能够直接

3、用传感器测量的，的主观感觉，它也是由软件实现的。测量和分析部分只有声压，其他声学量（如声强、声功率等）只能通过主要是利用虚拟仪器的数字信号处理与分析功能来声压的测量作间接的推算。得到想要的各种待测量，如频率特性、八度音当用测量声压级来获得噪声测量结果时（这是（ｏｃｔａｖｅ）等，最后应用虚拟仪器的显示与报告生成目前最为普遍的情况），测量环境的声学特性如本底功能来动态显示待测量结果，并根据需要生成报告。噪声、反射声、房间特性、气流或风、温度、湿度等，对系统开发软件测量结果影响很大。按照中国环境保护标准对噪声测量的规定，为了能最大限度地反映被测量噪声的本文提出将虚拟仪器技术引入噪声的检测和

4、分声学特性，要求测量环境应为自由声场，当对测量结析。应用虚拟仪器（ｖｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，简称ＶＩ）技果要求不高时可在室外空旷场所进行测量，但必须术及虚拟仪器开发软件ＬａｂＶＩＥＷ来设计汽车噪声注意本底噪声（测量环境噪声）要远小于被测量噪声检测和分析系统，克服了传统噪声检测和分析仪的（至少１０ｄＢ），否则要对结果进行修正。对于室外噪系统封闭、功能单一固定且由仪器厂商定义、图形界声测量，还要考虑气候的影响，尤其是风速，测量时，面小、人工读取数据、数据无法编辑、信息量小、可扩传声器要加防风罩。展性差、与其他仪器设备的连接十分有限，以及价格昂贵等缺点。系统结构本系统选用的虚拟

5、仪器开发软件为ＣＡＴ领域基于虚拟仪器技术的噪声检测和分析系统，结广泛采用的图形化编程软件ＬａｂＶＩＥＷ，它内置信构如图１所示。由传声器和声卡采集到的声音信号号采集、测量分析与数据显示功能，集开发、调试、运为电压信号，它与声压之间成线性关系，必须通过一行于一体，不仅提供了几乎所有经典的信号处理函收稿日期：２００５１０３１江苏大学高级专业人才科研启动基金项目（项目编号：０５ＪＤＧ０３４）潘海彬江苏大学机械工程学院助教，２１２０１３镇江市周哲江苏大学机械工程学院硕士生李伯全江苏大学机械工程学院教授第４期潘海彬等：基于虚拟仪器技术的便携式噪声检测和分析系统２０９数和大量现代的高级信号分析工具

6、，而且数字声音信号对输入声音信号描述的准确程度，数ＬａｂＶＩＥＷ虚拟仪器程序可以方便地与各种数据采值越大，分辨率也就越高，目前主流声卡的采样位数集硬件无缝集成。“软件就是仪器”反映了其虚拟仪为１６位。器技术的本质特征。声卡处理音频信号时会出现背景静电噪声、工作电流等噪声，有用信号功率与噪声信号功率的比系统整体设计及相关硬件值就是ＳＮＲ，即信噪比。声音的采集需要一块高质声信号采集传感器量的声卡，只有达到９３ｄＢ以上才能无明显噪声，目声信号采集传感器在声学测量中起着非常重要前声卡的信噪比大多达到了９６ｄＢ。的作用，它的精确程度直接决定着整个声学测量系在ＬａｂＶＩＥＷ软件中，对于声卡

7、的声道可以分统的精度。传声器主要性能参数是灵敏度和频率响为ｍｏｎｏ８ｂｉｔ（单声道８位）、ｍｏｎｏ１６ｂｉｔ（单声道应。目前，在一般噪声测量中使用较多的是声场灵敏１６位）、ｓｔｅｒｅｏ８ｂｉｔ（立体声８位）和ｓｔｅｒｅｏ１６ｂｉｔ度。（立体声１６位）。传声器应用最广的是电容式传声器，这主要是调试结果及其显示因为电容式传声器具有频率范围宽、频率响应平直、图３为根据以上要求应用虚拟仪器开发软件灵敏度变化小、长期使用稳定性好等优点，标准