一种环境噪声监测的装置的制作方法

本实用新型涉及一种环境噪声监测的装置，主要功能是实时检测环境中的噪声频率，属于噪音检测设备技术领域。

背景技术：

目前，随着现代工业和科技的发展，噪声随处可见，噪声对人体健康有着严重的危害，并且已经影响了人们的日常生活，如今人们对环境的要求越来越高，因此对于噪声的监测已经变得必不可少。市场上现在出现的噪声检测仪的功能偏向于检测噪声大小，且是近距离的操控，从而对数据采集、分析的功能得到的结果也不太客观，为找到噪声源和消除噪声增加了难度。

现有的环境噪声源分析的不足，对噪声源信息采集不足，远程监控的问题，数据库形成不足及无法智能分析等。由于远程上传分析和远程监控对数据的采集量较大，采集的数据首先需要在单片机内先进行一次处理运算，然后压缩数据量，对比分析，再然后进行系统分析。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供了一种环境噪声监测的装置，其目的在于：实现噪声的实时监测，通过USB或GPRS功能实现数据的实时上传分析，能够清晰的知道噪声的频率和噪声的大小，从而找到噪声的主要发声频段。

本实用新型的技术解决方案：

一种环境噪声监测的装置，包括主控单元，采集模块，数据处理分析显示单元及电源，主控单元通过数据传输单元与数据处理分析显示单元连接，采集模块与主控单元连接，将采集到的信号传递给主控单元，电源与主控单元连接为其供电，其特征在于：所述数据处理分析显示单元包括传声器、差分运放、音频AD转换器、处理器，所述采集模块与传声器连接，所述传声器通过差分运放与音频AD转换器连接，音频AD转换器通过音频接口与处理器实现双向通信，所述处理器内置USB模块、以太网模块、GPRS单元、I2S模块，所述处理器通过USB模块、以太网模块与PC机实现通信，所述GPRS单元与服务器连接，服务器与PC机实现双向通信，本装置能够采集环境噪声并分析，可以精确的显示噪声大小和频率，可以远程监控。

所述主控单元嵌入式采用STMf4系列低功耗单片机，32位内核，工作频率最高为72MHz，内置128K Flash、64K RAM和4K EEPROM，I/O端口，3.0~5.5V工作电压，10路ADC、3个16位定时器，片内十位ADC采样。

所述音频AD转换器为24Bit。

所述差分运放为高精度24位差分ADC采集模拟音频信号，并通过I2S音频传输协议把数字音频信号传输到ARM核微控制器（MCU），提高采样精度高以及信噪比。

所述传声器可以设置多路。

所述处理器为ARM Cortex-M4处理器STM32F407。

本实用新型的有益效果：

（1）本装置能够远程监控和远程上传分析，能通过远程终端进行无线控制与数据显示，实现了移动设备与产品的无线互联；

（2）本装置采集信息量多，上传速度快，通过远程终端系统来存储分析；

（3）本装置具有信号稳定，精度高、重复性好等优点，仪器兼容各种控制、系统，可以实现远程监视，远程控制，远程报警，计算机数据存储、分析等功能；

（4）本装置结构简单，体积小，易安装；

（5）本装置可以外接滤波器和记录仪，对噪声进行频谱分析。

附图说明

图1:是本装置结构原理示意图。

图2:是本装置功能设计单体示意图。

其中：1 主控单元 2 数据传输单元 3 数据处理分析显示单元 3-1 传声器 3-2 差分运放 3-3 音频AD转换器 3-4 音频接口 3-5 处理器 3-5-1 USB模块 3-5-2 I2S模块 3-5-3 以太网模块 3-5-4 GPRS单元 3-6 PC机 3-7 服务器 4 采集模块 5 电源。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来对本实用新型做进一步描述：

如图1至2所示的环境噪声监测的装置，包括主控单元1，采集模块4，数据处理分析显示单元3及电源5，主控单元1通过数据传输单元2与数据处理分析显示单元3连接，采集模块4与主控单元1连接，将采集到的信号传递给主控单元1，电源5与主控单元1连接为其供电，所述数据处理分析显示单元3包括传声器3-1、差分运放3-2、音频AD转换器3-3、处理器3-5，所述采集模块4与传声器3-1连接，所述传声器3-1通过差分运放3-2与音频AD转换器3-3连接，音频AD转换器3-3通过音频接口3-4与处理器3-5实现双向通信，所述处理器3-5内置USB模块3-5-1、以太网模块3-5-2、GPRS单元3-5-3、I2S模块3-5-4，所述处理器3通过USB模块3-5-1、以太网模块3-5-2与PC机3-6实现通信，所述GPRS单元3-5-4与服务器3-7连接，服务器3-7与PC机3-6实现双向通信，本装置能够采集环境噪声并分析，可以精确的显示噪声大小和频率，可以远程监控。

所述主控单元1嵌入式采用STMf4系列低功耗单片机，32位内核，工作频率最高为72MHz，内置128K Flash、64K RAM和4K EEPROM，I/O端口，3.0~5.5V工作电压，10路ADC、3个16位定时器，片内十位ADC采样。

所述音频AD转换器3-3为24Bit。

所述差分运放3-2为高精度24位差分ADC采集模拟音频信号，并通过I2S音频传输协议把数字音频信号传输到ARM核微控制器（MCU），提高采样精度高以及信噪比。

所述传声器3-1可以设置多路。

所述处理器3-5为ARM Cortex-M4处理器STM32F407。

在噪声计工作的过程中，是先通过声音传感器将外界的声音信号转换成相应的电信号，然后将电信号输送给后面的各级电路从而实现声音的测量。本噪声检测设备在充分消化吸收现有噪声分析仪技术的基础上，开发的新型高精度噪声分析仪，分析仪有全速USB接口，具有GPRS透传模块，预留了以太网网络接口、以适应网络化需求。本装置具有如下特点：

（1）采用专为高性能专业音频ADC设计的全差分式运算放大器设计传声器信号放大及滤波电路，抑制模拟音频信号的偶次谐波，最大程度减少信号共模干扰；降低信号失真度并提高电路的信噪比。

（2）利用高精度24位差分ADC采集模拟音频信号，并通过I2S音频传输协议把数字音频信号传输到ARM核微控制器（MCU），提高采样精度高以及信噪比。

（3）研究开发ARM Cortex-M4处理器STM32F407的全速USB以及以太网音频传输模块，ADC采样数据以音频流形式经USB接口和以太网口发送给上位机，上位机对音频信号进行噪声分析。

对于电源模块我们采用的方案是，采用常用开关电源，然后再把此开关电源的电能质量进行优化。在嵌入式系统硬件设计中，电源供电模块设计是整个系统硬件设计中非常重要的一部分。系统能否正常稳定的工作，各模块电源供应是否稳定是首先要确保的关键因素，而且在对嵌入式系统故障实例分析中发现电源的失效占了很大一部分比例，所以电源模块供电电路设计必须引起我们足够的重视。在设计过程中不仅要考虑系统各供电模块电气参数需求，还要考虑到电磁兼容、电源安全性、稳定性、耐用性、可靠性等方面，最大程度确保电源模块能长时间有效运行。

工作时将装置按照预留接口标识接入到供电电源上，确保各线连接正常并可靠接地，将传声器放置于需要测量的环境中；首先通过GPRS方式连接本装置，打开服务器和分析软件；正常工作时先进行数据采集，再进行数据分析，判断数据是否有用存储上传或者丢弃，反复重复这一过程；在显示软件上可以清晰的观察数据的变化，本装置的数据量形成后，可以使用软件查看历史轨迹，分析环境噪声的变化趋势，可以实时查看噪声源的频率变化；

本实用新型主要功能是实时检测环境中的噪声频率，该系统实现过程可观，并且精确度高，本装置包括传声器，计权放大器，有效值检波器，A/D转换器，MCU,电源， GPRS单元，USB单元。可以外接滤波器和记录仪，对噪声进行频谱分析，能够进行远程监控和软件的噪声系统分析。其可用于生活中，它能更方便的找到噪声源，能够更容易的消除噪音，从而变得更加环保，提高人类的生活质量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

综上，本实用新型达到预期目的。