摘 要

噪声测试是噪声的评估与控制的基础，噪声控制法规的要求已经越来越严格，而传统测量仪器的弊端日渐暴露，例如设备功能比较单一，价格较昂贵，可扩展性差等。因此，开发一套功能多样、操作便捷、性价比高的噪声分析仪十分有必要。而随着虚拟仪器在测试方面的优势逐渐显露，文章在深入研究噪声测量及分析理论的基础上，设计了一套基于虚拟仪器的多通道噪声测试分析仪，比传统仪器更强大，能在噪声测试实现诸多功能。

所用到的硬件部分包括传声器、前置放大器、数据采集卡和计算机，其中需要对传声器、前置放大器和数据采集卡进行选型。以图形化编程语言LabVIEW为平台，实现了噪声信号的多通道1/3倍频程分析、FFT分析、频率计权和时间计权声级分析等功能。本文设计的系统人机交互界面友好、简单易操作，实现了噪声的实时测量及分析，效率更高，成本更低，能广泛应用于生活及生产领域。

关键词：噪声测试 声级计 虚拟仪器 LabVIEW

Abstract

Noise testing is the basis for the evaluation and control of noise, people have more and more requirement for noise control, and the limitations of traditional instruments increasingly exposed, such as single function equipment, the price is more expensive, poor scalability etc..Therefore, it is necessary to develop a set of noise analyzers with various functions, convenient operation and high performance price ratio. With the advantage of virtual instrument in testing gradually revealed, based on the in-depth study of noise measurement and Analysis on the theory, design a multi-channel noise analyzer based on virtual instrument, more powerful than the traditional instrument, can realize many functions in noise test.

The hardware used includes microphone, preamplifier, data acquisition card and computer, in which microphone, preamplifier and data acquisition card need to be selected. With the graphical programming language LabVIEW as the platform, the multi-channel 1/3 octave analysis, FFT analysis, frequency weighting and time weighted sound level analysis of the noise signal are realized. The system designed in this paper is user-friendly, simple and easy to operate. It can realize the real-time measurement and analysis of noise. It has higher efficiency and lower cost. It can be widely used in the field of life and production.

Key Words：Noise test；Sound level meter；Virtual instrument；LabVIEW

目录

第一章 绪论 1

1.1选题背景及意义 1

1.2声级计的发展和研究现状 1

1.3主要研究内容 5

第二章 噪声测量与分析的基础理论 6

2.1噪声物理度量 6

2.1.1声压 6

2.1.2声强与声功率 6

2.1.3声压级 7

2.1.4声功率级 7

2.2噪声信号的分析 8

2.2.1频谱分析 8

2.2.2功率谱密度分析 10

2.2.3噪声的主观评价 10

2.3噪声测量仪器 13

2.3.1传声器 13

2.3.2声级计 14

第三章 噪声分析虚拟仪器的开发 16

3.1引言 16

3.2虚拟仪器综述 16

3.2.1虚拟仪器的概念及特点 16

3.3.2虚拟仪器的发展及研究现状 16

3.2系统整体设计 17

3.3硬件选型与设计 18

3.3.1传声器的选用 18

3.3.2数据采集卡的选用 20

3.4虚拟仪器软件设计 21

3.4.1数据采集模块 21

3.4.2数据存储模块 22

3.4.3处理与分析模块 23

3.4.4系统前面板与程序框图 24

第四章 噪声分析实验 27

4.1引言 27

4.2实验说明 27

4.3实验内容 28

4.4功能验证 29

4.5实验总结 35

第五章 结语与展望 36

5.1总结 36

5.2展望 36

致谢 37

参考文献 38

第一章 绪论

1.1选题背景及意义

在生活领域，人们无时无刻不暴露在噪声当中，噪声的大小直接影响人们的身心健康，而随着大众对生活环境质量的要求越来越高，以及对自身健康状态的越发在乎，噪声控制已然成为成为人们日益关注的一个热点，环境质量监测部门已经把对噪声的监测作为判断环境质量的一个关键指标，在生产领域，噪声的大小经常被列在关键的指标里，需要测量设备的噪声大小，看其质量是否合格及监测运行状况等。因此研究多功能、高效率的噪声测试系统尤为重要。如今，国内外的噪声测试系统中，随着传统的复杂仪器在噪声测试方面的弊端日益暴露，虚拟仪器在测试方面的优势逐渐显露，正流行着一种将计算机与噪声测试技术相结合的虚拟式噪声分析仪。这种噪声分析虚拟仪器所需要的硬件部分主要承担噪声信号采集的任务，噪声信号的分析主要交由在软件LabVIEW上编辑的程序实现，如频谱分析、计权声级分析、信号波形图显示等。因此通过组建硬件与计算机软件平台便能对噪声信号进行实时采集及分析，同时缩短了测量和信号处理时间，使得噪声的测试及分析更高效，噪声对所反映的机械设备的状况控制更及时。

1.2声级计的发展和研究现状

噪声测试分析仪器即声级计的发展大致可以分为三个阶段，从普通声级计到精准声级计，又到现在已经向多功能、模块化方向发展，如具有远程控制、触摸屏设计、USB接口和噪声信号常用分析等功能，这些已然成为第三阶段声级计的标准配置。除此之外，随着智能手机的更新，越来越多的APP开发公司开发了基于智能手机的噪声测量应用。只需要在智能手机上安装一个APP，就能定性地测量噪声大小，但此类APP不具备精密的噪声分析模块，只能定性测量噪声大小。另一方面，随着人们对生活质量需求的提高，城市的发展迫切需要一个整体的噪声监控网络。因此许多噪声测量系统厂家针对这一需求开发了城市整体噪声监控系统，即将安装在城市各个监测点的声级计联网，将噪声测量的数据发送到城市的噪声监控中心。这样便能实时、智能地监控整座城市的噪声分布情况^[11]。

目前，国外声级计技术发展越趋成熟，例如丹麦Bamp;K公司研制2270-s系列声级计是一款双通道、多功能的测量平台。其造型如下图所示。