專利名稱：一種個體噪聲暴露保護裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及噪聲檢測及處理技術領域，尤其涉及個體噪聲劑量測量技術，具體是指一種個體噪聲暴露保護裝置。
背景技術：
隨著工業(yè)生產、交通運輸、城市建筑的發(fā)展，以及人口密度的增加，家庭設施(音響、空調、電視機等)的增多，環(huán)境噪聲日益嚴重，它已成為污染人類社會環(huán)境的一大公害。 噪聲具有局部性、暫時性和多發(fā)性的特點。噪聲給人帶來生理上和心理上的危害主要有以下幾方面①干擾休息和睡眠、影響工作效率干擾休息和睡眠；使工作效率降低。②損傷聽覺、視覺器官強的噪聲可以引起耳部的不適，如耳鳴、耳痛、聽力損傷；噪聲對視力的損害。③對人體的生理影響損害心血管；對女性生理機能的損害；噪聲還可以引起如神經裝置功能紊亂、精神障礙、內分泌紊亂甚至事故率升高。
目前，市場上常見的噪聲計或個體噪聲劑量計的前置放大和頻率計權采用模擬電路，元器件參數(shù)的離散性對電路指標影響大，電路調試定標工作量大。另外，目前常見的個體噪聲劑量計側重噪聲劑量的測量，功能多，操作復雜，適合受過培訓的環(huán)境保護人員或勞動衛(wèi)生人員使用；但實際用于個體噪聲暴露保護時，對于各行各業(yè)的現(xiàn)場作業(yè)人員，這些儀表的操作難于掌握，輸出內容不容易理解，影響實際保護效果。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種個體噪聲暴露保護裝置，該保護裝置調試簡單，性能穩(wěn)定，適合現(xiàn)場作業(yè)人員使用。
本發(fā)明上述目的通過如下技術方案來實現(xiàn)的一種個體噪聲暴露保護裝置，其特征在于該保護裝置包括數(shù)字麥克風、解調模塊、頻率計權模塊、聲強計算模塊、噪聲劑量累積模塊以及報警輸出模塊；
所述的數(shù)字麥克風對環(huán)境噪聲進行采集，將采集的噪聲轉化為數(shù)字脈沖信號；
所述解調模塊接收數(shù)字麥克風傳輸來的數(shù)字脈沖信號，對數(shù)字脈沖信號進行解調，轉換為噪聲數(shù)據(jù)，并且傳輸給所述的頻率計權模塊；
所述的頻率計權模塊接收傳輸來的噪聲數(shù)據(jù)，對噪聲數(shù)據(jù)進行頻率計權處理，并且將經過計權處理的數(shù)據(jù)傳輸給所述的聲強計算模塊；
所述的聲強計算模塊接收到頻率計權模塊傳輸來的數(shù)據(jù)信號，經過計算處理得出噪聲聲強，并且將結果傳送到噪聲劑量累積模塊；
所述的噪聲劑量累積模塊接收到來自聲強計算模塊的結果，將裝置工作時間段內的噪聲聲強進行時間累積計算，得到總的噪聲劑量，并且根據(jù)所得到的噪聲劑量給出輸出信號，傳輸給報警輸出模塊；
所述報警輸出模塊接收傳輸來的噪聲劑量，根據(jù)噪聲劑量大小不同給出不同的報警信號，用于顯示、報警和通信，以達到對個體的預警和保護。
作為本發(fā)明的一種改進,所述頻率計權模塊由可切換的A計權模塊和C計權模塊組成。
作為本發(fā)明的另一種改進，所述解調模塊、頻率計權模塊、聲強計算模塊和噪聲劑量累積模塊均集成在一片F(xiàn)PGA芯片或ASIC芯片上，減少裝置的尺寸和重量，降低功耗。
本發(fā)明中，所述報警輸出模塊將噪聲劑量分成若干等級顯示，給出報警信號，顯示內容簡單明了，便于現(xiàn)場作業(yè)人員理解。
所述噪聲劑量分級輸出的等級分別為標準噪聲劑量的25%，50%, 100%, 200%, 400%, 800%，2000%。所述標準噪聲劑量按照“GB Z T 189. 8-2007工作場所物理因素測量第8部分噪聲(附錄B)”確定。
本發(fā)明的個體噪聲暴露保護裝置，還可包含串口通信電路，用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳， 工作模式和工作參數(shù)設置等功能，減少面板的操作按鍵。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明采用了全數(shù)字化設計，電路簡單，方便調試，穩(wěn)定性好，體積小，便于攜帶，低功耗節(jié)能。操作簡便，輸出直觀易理解，比通用儀表更適合用于個體噪聲暴露保護工作中。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步詳細說明。
圖I是本發(fā)明個體噪聲暴露保護裝置的原理結構示意圖2是本發(fā)明個體噪聲暴露保護裝置中頻率計權模塊示意圖。
具體實施方式
如圖I、圖2所不一種個體噪聲暴露保護裝置,主要用于個體人在生活工作的噪聲環(huán)境中，對自身噪聲接受劑量的測定，該技術使用數(shù)字麥克風收集環(huán)境中的噪聲信號，經過解調、頻率計權、聲強計算和噪聲劑量累積等功能模塊，測定出人體所受噪聲劑量，根據(jù)噪聲劑量分級顯示。
整個保護裝置包括數(shù)字麥克風、解調模塊、頻率計權模塊、聲強計算模塊、噪聲劑量累積模塊以及報警輸出模塊；解調模塊、頻率計權模塊、聲強計算模塊和噪聲劑量累積模塊均集成在一片F(xiàn)PGA芯片上。
數(shù)字麥克風對環(huán)境噪聲進行采集，將采集的噪聲轉化為數(shù)字脈沖信號；
解調模塊接收數(shù)字麥克風傳輸來的數(shù)字脈沖信號，對數(shù)字脈沖信號進行解調，轉換為噪聲數(shù)據(jù)，并且傳輸給頻率計權模塊；
頻率計權模塊接收傳輸來的噪聲數(shù)據(jù)，對噪聲數(shù)據(jù)進行計權處理，并且將經過計權處理的數(shù)據(jù)傳輸給聲強計算模塊；
聲強計算模塊接收到頻率計權模塊傳輸來的數(shù)據(jù)，經過計算處理得出噪聲聲強， 并且將結果傳送到噪聲劑量累積模塊；
噪聲劑量累積模塊接收到來自聲強計算模塊的結果，將裝置工作時間段內的噪聲聲強進行時間累積計算，得到總的噪聲劑量，并且根據(jù)所得到的噪聲劑量給出輸出信號，傳輸給報警輸出模塊；
報警輸出模塊接收傳輸來的噪聲劑量，根據(jù)噪聲劑量大小不同給出不同的報警信號，以達到對個體的預警和保護。
本實施例中，裝置的數(shù)字麥克風接收環(huán)境中噪聲信號，麥克風將感應到的信號數(shù)字化，變成數(shù)字信號，省去了模擬電路中的前置放大等電路。常見的數(shù)字麥克風輸出的是脈沖密度調制(PDM)信號。
基于FPGA的PDM解調模塊接收到麥克風輸出的數(shù)字信號后，對信號進行PDM解調，轉換成原始的數(shù)字信號，將信號傳送至頻率計權模塊。
基于FPGA的頻率計權模塊接收到PDM解調模塊的信號，對信號進行頻率計權。該頻率計權模塊由可切換的A計權模塊和C計權模塊組成。切換到A計權網絡，濾波器具有對40phon聲音響應曲線的特性,能使高頻聲通過而對低頻聲則有較大的衰減,接近人耳的生理特性；切換到C計權網絡，濾波器具有對IOOphon聲音響應曲線的特性，低頻噪聲衰減較少。按照國家職業(yè)衛(wèi)生標準進行個體噪聲暴露檢測時使用A計權；一些特定情形下使用 C計權，例如研究低頻成分占優(yōu)勢的強噪聲環(huán)境對健康影響時。因此，具體實施時，裝置默認是在A計權模式，測量中不能切換，只能在停止測量后通過內部跳線切換或者通過通信口命令臨時切換。
基于FPGA的聲強計算模塊接收到頻率計權模塊的信號，經過計算處理得出噪聲聲強，將結果傳送到噪聲劑量累積模塊。
基于FPGA的噪聲劑量累積模塊接收到來自聲強計算模塊的結果，將裝置工作時間段內的噪聲聲強進行時間累積計算，得到總的噪聲劑量。
裝置不斷檢測總的噪聲劑量，報警模塊根據(jù)噪聲劑量逐步點亮各級別的指示燈， 報警輸出模塊將噪聲劑量分成若干等級顯示，給出報警信號，分級報警輸出具體分為標準噪聲劑量的 25%, 50%, 100%, 200%, 400%, 800%, 2000% 等級。
該發(fā)明中，報警輸出模塊包含串口通信電路。
作為本實施例的變換，解調模塊、頻率計權模塊、聲強計算模塊和噪聲劑量累積模塊也可以集成在一片ASIC芯片上。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種個體噪聲暴露保護裝置，其特征在于該保護裝置包括數(shù)字麥克風、解調模塊、頻率計權模塊、聲強計算模塊、噪聲劑量累積模塊以及報警輸出模塊； 所述的數(shù)字麥克風對環(huán)境噪聲進行采集，將采集的噪聲轉化為數(shù)字脈沖信號； 所述解調模塊接收數(shù)字麥克風傳輸來的數(shù)字脈沖信號，對數(shù)字脈沖信號進行解調，轉換為噪聲數(shù)據(jù)，并且傳輸給所述的頻率計權模塊； 所述的頻率計權模塊接收傳輸來的噪聲數(shù)據(jù)，對噪聲數(shù)據(jù)進行計權處理，并且將經過計權處理的數(shù)據(jù)傳輸給所述的聲強計算模塊； 所述的聲強計算模塊接收到頻率計權模塊傳輸來的數(shù)據(jù)，經過計算處理得出噪聲聲強，并且將結果傳送到噪聲劑量累積模塊； 所述的噪聲劑量累積模塊接收到來自聲強計算模塊的結果，將裝置工作時間段內的噪聲聲強進行時間累積計算，得到總的噪聲劑量，并且根據(jù)所得到的噪聲劑量給出輸出信號，傳輸給報警輸出模塊； 所述報警輸出模塊接收傳輸來的噪聲劑量，根據(jù)噪聲劑量大小不同給出不同的報警信號，以達到對個體的預警和保護。
2.如權利要求I所述的個體噪聲暴露保護裝置，其特征在于所述計權濾波模塊由可切換的A計權模塊和C計權模塊組成。
3.如權利要求I所述的個體噪聲暴露保護裝置，其特征在于所述解調模塊、頻率計權模塊、聲強計算模塊和噪聲劑量累積模塊均集成在一片F(xiàn)PGA芯片或ASIC芯片上。
4.如權利要求I所述的個體噪聲暴露保護裝置，其特征在于所述報警輸出模塊將噪聲劑量分成若干等級顯示，給出報警信號。
5.如權利要求4所述的個體噪聲暴露保護裝置，其特征在于所述噪聲劑量分級輸出的等級分別為標準噪聲劑量的25%，50%, 100%, 200%, 400%, 800%, 2000%。
6.如權利要求I所述的個體噪聲暴露保護裝置，其特征在于所述報警輸出模塊包含串口通信電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種個體噪聲暴露保護裝置，包括數(shù)字麥克風、解調模塊、頻率計權模塊、聲強計算模塊、噪聲劑量累積模塊以及報警輸出模塊；數(shù)字麥克風對環(huán)境噪聲進行采集，將采集的噪聲轉化為數(shù)字脈沖信號；解調模塊接收數(shù)字麥克風傳輸來的數(shù)字脈沖信號，對數(shù)字脈沖信號進行解調，轉換為噪聲數(shù)據(jù)；頻率計權模塊接收傳輸來的噪聲數(shù)據(jù)，對噪聲數(shù)據(jù)進行頻率計權處理；聲強計算模塊接收到頻率計權模塊傳輸來的數(shù)據(jù)信號，經過計算處理得出噪聲聲強；噪聲劑量累積模塊接收到來自聲強計算模塊的結果，將裝置工作時間段內的噪聲聲強進行時間累積計算，得到總的噪聲劑量，傳輸給報警輸出模塊。該保護裝置調試簡單，性能穩(wěn)定，適合現(xiàn)場作業(yè)人員使用。
文檔編號G01H17/00GK102980652SQ20121045694
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權日2012年11月14日
發(fā)明者李麗, 賀慧勇, 劉嘉文, 文一青, 郭春亮 申請人:廣東電網公司電力科學研究院