电子测量技术 声级计的设计bwue.docx
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1、电子测测量技术术课程程设计报报告课题:声声级计的的设计 班班级电子子30771学号号3077210071110 学学生姓名名张 熙 锋 专专业 电子子信息工工程 系系别 电电子与电电气工程程学院 指指导教师师电子测测量课程程设计指指导小组组 淮阴工工学院电子信息息工程系系20100年6月 一、 设设计目的的:1.1 培养学学生理论论联系实实际的正正确设计计思想,训训练综合合运用已已经学过过的理论论和生产产实际知知识去分分析和解解决工程程实际问问题的能能力。1.2 学习较较复杂的的电子系系统设计计的一般般方法,提提高基于于模拟、数数字电路路等知识识解决电电子信息息方面常常见实际际问题的的能力,由
2、由学生自自行设计计、自行行制作和和自行调调试。1.3 进行基基本技能能训练,如如基本仪仪器仪表表的使用用,常用用元器件件的识别别、测量量、熟练练运用的的能力,掌掌握设计计资料、手手册、标标准和规规范以及及使用仿仿真软件件、实验验设备进进行调试试和数据据处理等等。1.4 培养学学生的创创新能力力。二、 设设计要求求:1、测量量范围:201500dB;2、测量量结果以以3位数数码显示示;3、画出出总体设设计电路路图;4、提交交格式上上符合要要求,内内容完整整的设计计报告;三、 设设计内容容3.1 总框架架图3.1.1 声声压级的的测量机机理 人耳的的听阈一一般是220m Pa (微帕帕),痛痛阈一
3、般般是2000Paa(帕),其间相相差1007倍,这这样宽广广的声压压范围很很不易测测量,而而且人耳耳对声压压的相对对变化的的分辨具具有非线线性特征征。因此此,声学学中常用用声压级级LP来反映映声压的的变化,将声压压p的声压压级表示示成LP=220lgg(p/p0) ddB (11)其中,基基准量pp0为200m PPa。当当p=p0时,Lp=0ddB,而而当p=2000 PPa时,LP=1440dBB。用声级计计可以测测量声压压级,采采用1kkHz纯纯音输入入0.22秒到00.255秒或00.5秒秒以上,即可得得到真实实声压级级或平均均声压级级。考虑虑到人耳耳对不同同频率的的响度感感觉,在在
4、噪声测测量中,常取440方(pphonn)等响响曲线的的反曲线线对声压压级进行行计权校校正,即即用A计计权网络络测得AA声级,写成ddB(AA)。表表1给出出倍频带带中心频频率与AA声级的的校正量量之间的的关系。表1 倍倍频带中中心频率率与A声声级校正正量的关关系倍频带中中心频率率(Hzz)31.5563125250500A声级校校正量(ddB)-39.4-26.2-16.1-8.66-3.22倍频带中中心频率率(Hzz)1k2k4k8k16kA声级校校正量(ddB)01.21.0-1.11-6.66 表13.1.2总体体设计思思路及方方法说明明环境噪声声经高灵灵敏度、无无指向性性驻极体体传声
5、器器转换成成电信号号。由运运放LMM3244构成三三级放大大电路,精心调调整相关关外围元元件参数数,可使使其幅频频特性与与A计权权曲线相相近。DD1、CC1、RR1组成成峰值检检波网络络,其输输出直流流电平反反映了噪噪声声压压的大小小。 由由LM3331构构成电压压/频率率转换电电路,输输出的频频率信号号变成TTTL电电平送给给单片机机的P33.4引引脚,作作为T00的计数数脉冲。 系统的的核心部部分是880C551单片片机,其其P3.5引脚脚接入由由NE5555构构成的定定时器输输出的1100kkHz方方波,通通过T11中断去去控制TT0定时时计数。从从T0端端输入的的计数脉脉冲频率率,即反
6、反映了所所测声压压的大小小。经软软件处理理后,噪噪声声压压级显示示值由PP1口输输出,经经CC445111译码再再驱动三三位LEED数码码管显示示,适当当控制译译码器使使能端,使三数数码管实实现动态态显示,降低功功耗。四、 单元电路路设计4.1 驻极体体传声器器驻极体传传声器有有两块金金属极板板,其中中一块表表面涂有有驻极体体薄膜(多多数为聚聚全氟乙乙丙烯)并并将其接接地,另另一极板板接在场场效应晶晶体管的的栅极上上,栅极极与源极极之间接接有一个个二极管管。当驻驻极体膜膜片本身身带有电电荷,表表面电荷荷地电量量为Q,板板极间地地电容量量为C,则则在极头头上产生生地电压压U=QQ/C,当当受到振
7、振动或受受到气流流地摩擦擦时,由由于振动动使两极极板间的的距离改改变,即即电容CC改变,而而电量QQ不变,就就会引起起电压的的变化,电电压变化化的大小小,反映映了外界界声压的的强弱,这这种电压压变化频频率反映映了外界界声音的的频率,这这就是驻驻极体传传声器地地工作原原理。 由于这种种传声器器也是电电容式结结构,信信号内阻阻很大,为为了将声声音产生生的电压压信号引引出来并并加以放放大,其其输出端端也必须须使用场场效应晶晶体管。4.2集集成四运运放LMM3244LM3224是四四运放集集成电路路,它的的内部包包含四组组形式完完全相同同的运算算放大器器, 除除电源共共用外,四组运运放相互互独立。每每
8、一组运运算放大大器,LM3324的的 引脚脚排列可可用下图图表示。本设计中中用LMM3244作相交交流放大大器。同同相交流流放大器器的特点点是输入入阻抗高高。其中中的R11、R22组成11/2VV+分压压电路,通过RR3对运运放进行行偏置。电电路的电电压放大大倍数AAv也仅仅由外接接电阻决决定:AAv=11+Rff/R44,电路路输入电电阻为RR3。RR4的阻阻值范围围为几千千欧姆到到几十千千欧姆。4.3NNE5555构成成的方波波输出电电路本设计中中用NEE5555构成定定时器输输出1000KHHZ的方方波,接接入800C511单片机机的P33.5引引脚,通通过T11中断去去控制TT0定时时
9、计数。图图 4为NEE5555构成的的1000KHZZ方波产产生电路路。图中中,电路路利用DD2、DD3单向向导电特特性将电电容器CC充、放放电回路路分开,可可以通过过选取不不同的RRA和RRB的值值来调节节振荡器器输出波波形的占占空比:q=RRA/(RA+RB)。因而而,振荡荡频率为为:f=1.443/(RA+RB)C。 图44 NNE5555构成成的方波波输出电电路4.4LLM3331频率率电压转转换器图5是由由LM3331 组成的的电压频频率变换换电路,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。该转换电路线性良好,抗干扰能力强,输出频率范围在1010000
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