便携式噪声及电磁辐射检测仪

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一、项目概述
        1.1 引言
        人们越来越重视自己的生活质量，随着城市化的不断扩大以及电子设备的迅速普及，噪声污染和电测辐射也更加的被人们所关注。本文介绍的家用便携式噪声及电磁辐射检测仪能实现对电磁辐射及噪音的实时监测，并在液晶模块上同时显示出来，体积小，易携带，测量方便可靠。将来人们会对具有此功能的仪器需求度越来越高。
         
        1.2 项目背景/选题动机
        随着近代工业的发展，环境污染也随之产生，噪声污染就是环境污染的一种，已经成为对人类的一大危害。在各大城市的繁华街区和居民区，已有大型环境噪声显示器竖立街头。但目前国内的便携式噪声测试仪，多为价格昂贵的进口专用设备，除卫生、计量等环保专业部门拥有外，无法作为民用品推广普及。并且，随着人们对电子设备的依赖越来越大，电磁辐射已经成为了人们面对的另一大新型污染源，它对人体的健康有很大的危害。由于电磁辐射看不见摸不着，人们无法通过感觉器官察觉到这种隐形污染。所以，很有必要设计一种能同时检测噪声和电磁辐射的便携民用装置。
         
        2.1 功能要求
        能够对一定范围内的噪声强度及电磁辐射进行实时监测，设备的系统构架如图1
         

       

         

        图1 系统架构

         

        2.2 性能要求
        能够监测9KHz~100MHz频率范围内1v/m~300v/m的场强。还能够监测20~96db范围内的噪声。并同时将数据显示在液晶屏上。
         
        三、方案设计
        3.1 系统功能实现原理
        1）：电磁辐射检测部分
         
        电磁辐射检测部分由AR公司生产的FM2000场强检测仪检测电磁信号，信号首先通过滤波网络送至放大电路在输入到高精度模/数转换中，转换后的数字信号送入AVR单片机中进行处理。最后将结果反映在液晶屏上。
         
        这里选择FM2000场强检测仪是因为它可检测的电磁辐射的频率范围和场强范围大，频率范围为9KHz~100MHz，可测场强范围为1v/m~300v/m，且测量精度高。放大电路选择两级放大，第一级选择低功耗运算放大器AD620，AD620是完全差分放大器，激光电阻微调工艺，具有很高的共模抑制比和线性度。第二级采用高精度，低失调电压型运算放大器OP07实现。AD转换部分使用AD574A，它是美国Analog公司推出的单片高速12位逐次比较型A/D转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换显片，具有外接元件少，低功耗，精度高等特点，并且具有自动较零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容器件即可构成一个完整的A/D转换器。其硬件结构框图如图2：
         

       

         

        图2电磁辐射检测部分系统硬件框图

         

        2）：噪声检测部分：
        人对不同声强的感觉：
         
        无法忍受：150dB~130dB
         
        感到疼痛：130dB~110dB
         
        很吵：110dB~70dB
         
        较静：70dB~50dB
         
        安静：50dB~30dB
         
        极静：30dB~10dB
         
        无声：0dB
         
        首先，采集噪音用膜片式晶体传声器来采集，它可以将声信号转化为电信号，噪声的强弱可以使膜片感受声压的情况不同，从而转化为不同大小的电信号。
         
        接着，电信号经过功率放大器进行放大，使其信号的功率达到设计要求。
         
        放大后的信号进入V/F转换电路，它主要是由LM3331构成的电压/频率转换电路。LM331使用了新型温度补偿能隙基准电路，在规定工作温度范围内和4伏电源电压下都有较高精度。LM331A可得到只有价格高的V/F转换器才有的高水平精度—温度。由LM331构成的电压/频率转换电路，输出的频率信号变成TTL电平送给AVR单片机，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10—10000Hz以上，其变化比达103，优于普通8位并行A/D转换器，有利于提高系统的测量精度。
         
        最后，转化后的数字信号进入AVR单片机进行处理，并将处理后的结果反应在液晶屏上。
         
        噪声检测部分的系统硬件结构框图如图3
         

       

        图3噪声检测部分的系统硬件结构框图

         
        3.2 硬件平台选用及资源配置
        为了能很好的实现设计的功能，我们选用EVK1100开发板。EVK1100是一个基于AVR32 AT32UC3A单片机控制器的评估套件和开发系统。它配备一系列丰富的外设、内存，并且可充分开发AVR32设备的全部潜能，这是一款实现我们的想法的最好选择！
         
        3.3系统软件架构
        系统软件构架如图5
         

       

                                            图5系统软件架构
         
        3.4 系统软件流程
        图4为噪声检测部分软件流程图，图5为电磁辐射检测部分。
         

       

         
        3.4 系统预计实现结果
        能够监测9KHz~100MHz频率范围内1v/m~300v/m的场强。还能够监测20~96db范围内的噪声。并同时将数据显示在液晶屏上。
         
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