一、項目概述

1.1 引言

人們越來越重視自己的生活質(zhì)量，隨著城市化的不斷擴大以及電子設(shè)備的迅速普及，噪聲污染和電測輻射也更加的被人們所關(guān)注。本文介紹的家用便攜式噪聲及電磁輻射檢測儀能實現(xiàn)對電磁輻射及噪音的實時監(jiān)測，并在液晶模塊上同時顯示出來，體積小，易攜帶，測量方便可靠。將來人們會對具有此功能的儀器需求度越來越高。

1.2 項目背景/選題動機

隨著近代工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染也隨之產(chǎn)生，噪聲污染就是環(huán)境污染的一種，已經(jīng)成為對人類的一大危害。在各大城市的繁華街區(qū)和居民區(qū)，已有大型環(huán)境噪聲顯示器豎立街頭。但目前國內(nèi)的便攜式噪聲測試儀，多為價格昂貴的進口專用設(shè)備，除衛(wèi)生、計量等環(huán)保專業(yè)部門擁有外，無法作為民用品推廣普及。并且，隨著人們對電子設(shè)備的依賴越來越大，電磁輻射已經(jīng)成為了人們面對的另一大新型污染源，它對人體的健康有很大的危害。由于電磁輻射看不見摸不著，人們無法通過感覺器官察覺到這種隱形污染。所以，很有必要設(shè)計一種能同時檢測噪聲和電磁輻射的便攜民用裝置。

2.1 功能要求

能夠?qū)σ欢ǚ秶鷥?nèi)的噪聲強度及電磁輻射進行實時監(jiān)測，設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)架如圖1

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 性能要求

能夠監(jiān)測9KHz~100MHz頻率范圍內(nèi)1v/m~300v/m的場強。還能夠監(jiān)測20~96db范圍內(nèi)的噪聲。并同時將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上。

三、方案設(shè)計

3.1 系統(tǒng)功能實現(xiàn)原理

1）：電磁輻射檢測部分

電磁輻射檢測部分由AR公司生產(chǎn)的FM2000場強檢測儀檢測電磁信號，信號首先通過濾波網(wǎng)絡(luò)送至放大電路在輸入到高精度模/數(shù)轉(zhuǎn)換中，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送入AVR單片機中進行處理。最后將結(jié)果反映在液晶屏上。

這里選擇FM2000場強檢測儀是因為它可檢測的電磁輻射的頻率范圍和場強范圍大，頻率范圍為9KHz~100MHz，可測場強范圍為1v/m~300v/m，且測量精度高。放大電路選擇兩級放大，第一級選擇低功耗運算放大器AD620，AD620是完全差分放大器，激光電阻微調(diào)工藝，具有很高的共模抑制比和線性度。第二級采用高精度，低失調(diào)電壓型運算放大器OP07實現(xiàn)。AD轉(zhuǎn)換部分使用AD574A，它是美國Analog公司推出的單片高速12位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置雙極性電路構(gòu)成的混合集成轉(zhuǎn)換顯片，具有外接元件少，低功耗，精度高等特點，并且具有自動較零和自動極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的阻容器件即可構(gòu)成一個完整的A/D轉(zhuǎn)換器。其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2：

圖2電磁輻射檢測部分系統(tǒng)硬件框圖

2）：噪聲檢測部分：

人對不同聲強的感覺：

無法忍受：150dB~130dB

感到疼痛：130dB~110dB

很吵：110dB~70dB

較靜：70dB~50dB

安靜：50dB~30dB

極靜：30dB~10dB

無聲：0dB

首先，采集噪音用膜片式晶體傳聲器來采集，它可以將聲信號轉(zhuǎn)化為電信號，噪聲的強弱可以使膜片感受聲壓的情況不同，從而轉(zhuǎn)化為不同大小的電信號。

接著，電信號經(jīng)過功率放大器進行放大，使其信號的功率達到設(shè)計要求。

放大后的信號進入V/F轉(zhuǎn)換電路，它主要是由LM3331構(gòu)成的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路。LM331使用了新型溫度補償能隙基準電路，在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)和4伏電源電壓下都有較高精度。LM331A可得到只有價格高的V/F轉(zhuǎn)換器才有的高水平精度—溫度。由LM331構(gòu)成的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路，輸出的頻率信號變成TTL電平送給AVR單片機，作為T0的計數(shù)脈沖。該轉(zhuǎn)換電路線性良好，抗干擾能力強，輸出頻率范圍在10—10000Hz以上，其變化比達103，優(yōu)于普通8位并行A/D轉(zhuǎn)換器，有利于提高系統(tǒng)的測量精度。

最后，轉(zhuǎn)化后的數(shù)字信號進入AVR單片機進行處理，并將處理后的結(jié)果反應(yīng)在液晶屏上。

噪聲檢測部分的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3

圖3噪聲檢測部分的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

3.2 硬件平臺選用及資源配置

為了能很好的實現(xiàn)設(shè)計的功能，我們選用EVK1100開發(fā)板。EVK1100是一個基于AVR32 AT32UC3A單片機控制器的評估套件和開發(fā)系統(tǒng)。它配備一系列豐富的外設(shè)、內(nèi)存，并且可充分開發(fā)AVR32設(shè)備的全部潛能，這是一款實現(xiàn)我們的想法的最好選擇！

3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)

系統(tǒng)軟件構(gòu)架如圖5

圖5系統(tǒng)軟件架構(gòu)

3.4 系統(tǒng)軟件流程

圖4為噪聲檢測部分軟件流程圖，圖5為電磁輻射檢測部分。

3.4 系統(tǒng)預(yù)計實現(xiàn)結(jié)果

能夠監(jiān)測9KHz~100MHz頻率范圍內(nèi)1v/m~300v/m的場強。還能夠監(jiān)測20~96db范圍內(nèi)的噪聲。并同時將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上。

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