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作者：

缪燕

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摘要：

为有效控制并分析噪声源,噪声测量仪器起着不可或缺的作用.噪声频谱分析仪是噪声测量仪器的一种,能准确实时地反映噪声频谱,从中提取尽可能多反映噪声源特性和传播规律的有用信息.目前国内噪声测量仪器普遍存在精度低,智能化程度低,不能同步测量的缺点,尤其是在噪声频谱分析仪领域,高端市场长期被国外产品占据.因此,研制拥有自主知识产权,功能齐全,性能优越的智能噪声频谱分析仪迫在眉睫.针对国内噪声测量仪器精确度和实时性差,功能简单,不能现场进行频谱分析以及硬件电路构造复杂等问题,本文设计了一款基于STM32F103的智能噪声频谱分析仪,采用软件代替硬件的方法实现频谱分析仪的数据滤波和系统管理,在保证频谱分析仪测量准确度和实时性的同时,大大简化了外围电路,降低了生产成本,增强了系统稳定性.本文首先通过介绍噪声测量仪器的国内外研究现状与发展趋势,指出本设计的重要意义.根据噪声频谱分析仪的结构和工作原理整体设计智能噪声频谱分析仪,给出噪声主要评价参数并简要分析其算法实现方式.软件系统分两个方向搭建:针对数据处理,重点介绍频率计权,时间计权和倍频程网络的数字化实现方法,分析比较时域和频域的实现复杂度和可行性,在仿真中验证各算法的滤波效果和执行的有效性并提出最优化的算法设计;针对系统管理,分析噪声频谱分析仪软件功能需求和技术指标,'按照模块化设计原则在STM32F103上搭建软件系统总体框架,设计并实现数据采集,数据处理,人机交互模块等主要模块功能,之后对软件实现的系统可靠性进行分析和设计.最后根据JJG188-2002声级计检定规程,检验噪声频谱分析仪的级线性误差,频率计权误差,时间计权误差等性能指标,给出现场测试结果和误差分析,提出有效的解决方案.实际测试结果表明,采用上述软件实现方案设计的噪声频谱分析仪软件系统工作稳定可靠,其功能和性能指标均符合JJG188-2002声级计检定规程对1级声级计的允差规定.

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关键词：

噪声频谱分析；STM32F103；数字滤波器；FFT；声学测量

学位级别：

硕士

DOI：

CNKI:CDMD:2.1016.071625

被引量：

2