Система дистанционного контроля акустического окружения (шумомер)

Система дистанционного контроля акустического окружения (шумомер)

ANNOTATION

The degree project is made out as an explanatory note containing

sheets,

tables, illustrations and a graphic part containing 6

sheets of А1 format.

The degree project is devoted to development of the device for

acoustic environment measuring. It functions as in autonomous mode as in

intellectual sensor mode. what makes it multi-purpose.

Using of a computer allows to make processing of the received

information, and its storage with an effective utilization of storage

devices.

Development is executed with use of import element base.

AUDIO-NOISE METER, NETWORK, SENSOR, NOISE, ACOUSTIC ENVIRONMENT, FAST

FOURIER TRANSFORMATION, DECIBEL.

УДК 621.398.4.

РЕФЕРАТ

Дипломний проект оформлений у вигляді пояснювальної записки, що

містить аркушів, таблиць, ілюстрацій і графічної частини - 6

аркушів формату А1.

Дипломний проект присвячений розробці пристрою для вимірювання

характеристик акустичного оточення, що може працювати як і у автономному

режимі, так і у режимі інтелектуального датчика, що робить його

універсальним. Використання комп'ютера дозволяє робити обробку отриманої

інформації, а також її зберігання з ефективним використанням

запам'ятовувальних пристроїв.

Розробка виконана з використанням імпортної елементної бази.

ШУМОМІР, МЕРЕЖА, ДАТЧИК, ШУМ, АКУСТИЧНЕ СЕРЕДОВИЩЕ, ШВИДКЕ

ПЕРЕТВОРЕННЯ ФУР’Є, ДЕЦИБЕЛ.

ЗМІСТ

|Перелік умoвниx позначень і скорочень…………………………………………………. | |

|Вступ……………………………………………………………………………… | |

|1 Аналітична частина………………………………………………………. | |

|1.1 Огляд існуючих | |

|аналогів..........................................................| |

|.............. | |

|1.1.1 Аналізатори Bruel & | |

|Kjear.............................................................| |

|...... | |

|1.1.2 Прецизійний шумомір й аналізатор спектру ОКТАВА | |

|101А.......... | |

|1.1.3 Вимірник шуму й вібрації | |

|ВШВ-003-М3............................................. | |

|1.1.4 Апаратура акустичного контролю | |

|VTS................................................ | |

|1.2 Основні параметри шуму……………………………………………….. | |

|1.3 Основні типи звукових полів у практиці вимірювань шуму…………….. | |

|1.4 Датчики | |

|шуму..............................................................| |

|............................... | |

|1.5 Основні методи і засоби обробки акустичних сигналів……………….. | |

|1.6 Застосування частотної | |

|корекції..........................................................| |

|..... | |

|2 Синтез принципової | |

|схеми.............................................................| |

|............. | |

|2.1 Послідовний інтерфейс | |

|SPI...............................................................| |

|........ | |

|2.2 Вибір інтерфейсу | |

|підключення.......................................................| |

|............... | |

|2.3 Опис схеми модуля | |

|індикації.........................................................| |

|............. | |

|2.4 Опис схеми головного | |

|модуля............................................................| |

|....... | |

|2.5 Опис алгоритмів роботи | |

|пристрою..........................................................| |

|.. | |

|2.6 Режими роботи | |

|пристрою..........................................................| |

|................ | |

|3 Розрахункова | |

|частина...........................................................| |

|.......................... | |

|3.1 Розрахунок потужності | |

|схеми.............................................................| |

|...... | |

|3.2 Розрахунок джерела | |

|напруги...........................................................| |

|........... | |

| | |

| | |

|3.3 Розрахунок надійності | |

|схеми.............................................................| |

|........ | |

|3.4 Розрахунок часу автономної роботи | |

|виробу............................................... | |

|3.5 Розрахунок елементів кварцового | |

|генератора.......................................... | |

|4 Економічний розрахунок………………………………………………………. | |

|4.1 Оцінка трудомісткості науково-дослідної | |

|роботи................................... | |

|4.2 Визначення планової собівартості проведення | |

|НДР..................................... | |

|5 Охорона | |

|праці.............................................................| |

|.................................... | |

|5.1 Аналіз небезпечних і шкідливих виробничих факторів на робочому| |

|місці | |

|оператора.........................................................| |

|.................... | |

|5.2 Фізично небезпечні й шкідливі | |

|фактори................................................. | |

|5.3 Психофізіологічно небезпечні й шкідливі | |

|фактори.................................... | |

|5.4 Міри захисту від небезпечних і шкідливих виробничих | |

|факторів..... | |

|5.5 Розрахунок виробничого | |

|освітлення........................................................| |

|..... | |

|5.7 Пожежна безпека | |

|..................................................................| |

|....................... | |

|5.8 | |

|Висновки..........................................................| |

|.............................................. | |

|Висновки..........................................................| |

|............................................... | |

|Література…………………………………………………………………….. | |

|Додаток А. Технічне | |

|завдання..........................................................| |

|............... | |

|Додаток Б. Головний модуль. Перелік | |

|елементів........................................... | |

|Додаток В. Модуль індикації. Перелік | |

|елементів............................................ | |

ПЕРЕЛІК УМOBHИX ПОЗНАЧЕНЬ І СКОРОЧЕНЬ

АЦП – Аналогово-цифровий перетворювач;

ДПФ – Дискретне перетворення Фур’є;

ЕОМ – Електронно-обчислювальна машина;

ДКР – Дослідницько-конструкторська робота;

НДР – Науково-дослідна робота;

ТЕО – Техніко-економічне обґрунтування;

ЦАП – Цифро-аналоговий перетворювач;

ШПФ – Швидке перетворення Фур’є;

SCK – SPI Clock;

SDI – Serial Data-In;

SDO – Serial Data-Out;

SPI – Serial Peripheral Interface;

SS – Slave Select;

ВСТУП

Людина живе в середовищі, фактор шуму якої грає не останню роль у його

житті. Дослідженнями доведено, що під впливом шуму, навіть помірної

інтенсивності, погіршується працездатність, особливо при розумовій праці.

Негативний вплив шуму тим сильніше, чим вище його тональність, тривалість

впливу й неоднорідність спектрального складу в результаті імпульсних

складових й окремих включень чистого тону.

Тривалий вплив сильного шуму з рівнем від 90 дБ і вище може викликати

в людини порушення слуху, розлад нервової системи й сприяти захворюванням

серцево-судинної системи. В останні роки з'явився навіть спеціальний термін

«шумова хвороба».

Боротьба з усіма видами шумів - виробничими, вуличними, побутовими -

представляє одну з найважливіших обов'язків органів санітарної інспекції й

служби охорони праці на підприємствах. Виробництва, рівень шуму яких

перевищує припустимі норми, віднесені до категорії шкідливих.

Для вимірювання шумових характеристик застосовують спеціальні прилади

- шумоміри. Шумомір представляє автономний переносний прилад, що дозволяє

вимірювати безпосередньо в децибелах рівні інтенсивності звуку в широких

межах щодо стандартних рівнів.

Законом України „Про внесення змін до деяких законодавчих актів

України щодо захисту населення від впливу шуму” від 03.06.2004 [5] було

значно посилено контроль і відповідальність за порушення вимог законодавчих

та інших нормативно-правових актів щодо захисту населення від шкідливого

впливу шуму, що потребує розробки портативного універсального пристрою для

вимірювання параметрів акустичного шуму, що має невисоку вартість відносно

аналогів, що найчастіше являють собою складні дорогі програмно-апаратні

комплекси, що відрізняються високою точністю й надійністю.

На підприємствах часто виникає питання щодо можливості контролю

акустичного середовища у багатьох приміщеннях з метою оперативного

реагування на відхилення від норми, подальшої обробки інформації та її

зберігання, що потребує розробки апаратно програмного комплексу обробки

інформації, в яких обчислення здійснює спеціалізований пристрій, сумісний з

ЕОМ, а вторинну обробку отриманої інформації (накопичення, аналіз) – ЕОМ.

Таким чином метою даної роботи є розробка універсального приладу для

контролю акустичного оточення, що може працювати так і в автономному

переносному режимі, так і у складі апаратно-програмного комплексу, повинен

бути дешевший за аналоги і мати простий інтерфейс користувача з метою

можливості швидкого навчання роботи з ним.

1 АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА

1.1 Огляд існуючих аналогів

1.1.1 Аналізатори Bruel & Kjear

На сьогоднішній день існує велика кількість приладів, що служать

для вимірювання рівня шуму й проведення його спектрального аналізу.

Найчастіше ці прилади являють собою складні дорогі програмно-апаратні

комплекси, що відрізняються високою точністю й надійністю.

Очевидним лідером у виробництві приладів, що вимірюють рівень

шуму є фірма Bruel & Kjear, прилади якої дуже відомі у світі та

відрізняються великою надійністю і вартістю.

Модель 2238 - високоякісний вимірник рівня звукового тиску 1го класу

(рис 1.1). Прилад має змогу одночасно вимірювати середньоквадратичні і

пікові значення за допомогою двох детекторів з незалежним частотним

зважуванням. Прилад випускається з октавним й 1/3-октавним фільтром. 2238

виробляються в декількох модифікаціях - 2238А, 2238B, 2238С, 2238D, 2238E,

2238F, 2238G, 2238H.

[pic]

Рисунок 1.1 – Аналізатор моделі 2238

Застосування:

. вимірювання рівня шуму навколишнього середовища: скарги, моніторинг,

оцінка;

. професійна оцінка шуму;

. вибір засобів захисту органів слуху;

. шумове зменшення;

. загальні вимірювання шуму в класі 1.

Інтегруючий шумомір 1-го класу 2239А є вимірником рівня звуку 1го

класу точності (рис 1.2). Він спроектований таким чином, щоб робити швидкі

й легкі вимірювання навколишнього шуму й вимірів у приміщеннях, пов'язаних

з охороною здоров'я.

Результати вимірів відображаються на великому рідинокристалічному

дисплеї, що містить квазіаналоговий рядок, що показує поточний рівень

звукового тиску.

Інструмент містить два паралельних незалежні детектори. Це дозволяє

відображати одночасно як середньоквадратичні, так і пікові значення.

[pic]

Рисунок 1.2 - Інтегруючий шумомір 1-го класу 2239А

Використання:

. контроль рівня шуму на робочому місці;

. вимір потужності звуку;

. спостереження за навколишнім шумом;

Застосування:

. вимір рівнів звуку й рівнів звукового тиску.

. визначення еквівалентних рівнів з метою оцінки шкідливих та

подразнюючих впливів шуму, для використання з метою охорони

праці та санітарного надзору.

. оцінка шуму оточуючого середовища: від залізничних там

автомобільних магістралей.

. вимір шумів, що створюються машинним устаткуванням.

Особливості:

. зручне і просте калібрування

. наглядність відображення вимірюваних параметрів.

. два детектора, що працюють паралельно, з можливістю одночасного

вимірювання середньоквадратичних та пікових значень.

. рідинокристалічний екран с підсвіткою

. вбудована пам’ять для зберігання 40 протоколів вимірювань.

Діапазони:

. динамічний діапазон: 80 дБ;

. діапазон вимірів: від 26 дБ до 140 дБ.

Екран:

. 4-х рядковий рідинокристалічний;

. швидкість відновлення даних на екрані: один раз у секунду;

. підсвічування;

. відображення вхідного рівня сигналу квазіаналоговим індикатором,

що обновлюється 15 разів у секунду;

. індикація часу початку виміру;

. відображення частотних корекцій.

Послідовний інтерфейс:

. швидкість обміну в бодах: 9600.

Вага й габарити:

. 460 г (з батареями);

. 257 х 97 х 41 мм.

1.1.2 Прецизійний шумомір й аналізатор спектру ОКТАВА 101А

Новий російський шумомір аналізатор спектра ОКТАВА-101А (рис. 1.3)

відповідає всім сучасним вимогам до приладів даного типу й ні в чому не

уступає закордонним аналогам. Прилад має два режими вимірів: „звук” й

„інфразвук”. У режимі „звук” ОКТАВА-101А одночасно виконує функцію двох

приладів: інтегруючого шумоміра 1 класу (МЭК 60651/60804) і аналізатора

спектрів 1 класу (МЭК 1260).

[pic]

Рисунок 1.3 - Прецизійний шумомір й аналізатор спектру ОКТАВА 101А

Одночасно в реальному часі виміряються загальні (Лін) і кореговані

(А,С) рівні звуку й рівні звукового тиску в октавний й 1/3-октавних смугах

частот 25 Гц - 16 кГц.

У режимі „інфразвук” прилад дозволяє в реальному часі одночасно бачити

на екрані октавний й 1/3 октавний спектр 1,6 Гц - 20 Гц.

Результати вимірів можна зберегти в енергонезалежній пам'яті, а згодом

видати знову на рідинокристалічний графічний індикатор або передати в

комп'ютер по інтерфейсу RS-232.

Живлення приладу здійснюється від убудованої акумуляторної батареї або

від мережного блоку живлення.

Для спеціальних додатків, що вимагають проведення вимірів вібрації,

прилад ОКТАВА-101А може бути доукомплектований датчиком зі спеціальним

перехідником.

1.1.3 Вимірник шуму й вібрації ВШВ-003-М3

Прилад ВШВ-003 М3 з 1/3 октавними фільтрами є малогабаритним,

портативним вимірювальним приладом і призначений для виміру й аналізу шуму

й вібрації в житлових і виробничих приміщеннях і використовується для

визначення характеристик джерел і характеристик шуму й вібрації в місцях

знаходження людей, при дослідженнях і випробуваннях машин і механізмів, при

розробці й контролі якості виробів (рис 1.4).

[pic]

Рисунок 1.4 – Вимірник ВШВ-003 М3

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6