全數(shù)字個(gè)體噪聲暴露保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)

蔡啟祥，宋章明，陳大洋，賀慧勇

(長沙理工大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院，湖南長沙，410114)

0 引言

噪聲污染已經(jīng)滲透到社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，成為世界公認(rèn)的四大環(huán)境公害之一[1]。噪聲不但會(huì)對(duì)聽覺系統(tǒng)產(chǎn)生特異性損傷，還對(duì)人的神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等產(chǎn)生重大影響[2]。盡管聽力防護(hù)器材（耳罩、耳塞、頭盔）的使用能夠有效預(yù)防噪聲對(duì)人的傷害，但大多數(shù)使用者并不愿整天佩戴，而是在需要的時(shí)候才使用，因此環(huán)境噪聲的實(shí)時(shí)監(jiān)測十分重要[3]。傳統(tǒng)的噪聲測量儀表中，音頻信號(hào)需經(jīng)過放大電路、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、檢波器、對(duì)數(shù)放大器和積分電路等一系列模擬電路進(jìn)行模擬運(yùn)算，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、無法保證元件精度、難于調(diào)試，且穩(wěn)定性和可靠性較差[4]。本文設(shè)計(jì)了一種全數(shù)字實(shí)現(xiàn)的個(gè)體噪聲暴露保護(hù)裝置，該裝置采用PDM接口的MEMS數(shù)字麥克風(fēng)采集噪聲信號(hào)，并以數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行處理，降低了電路設(shè)計(jì)的難度，且調(diào)試簡單、體積小、功耗低。

1 全數(shù)字個(gè)體噪聲暴露保護(hù)裝置總體設(shè)計(jì)方案

個(gè)體暴露保護(hù)裝置的全數(shù)字總體方案如圖1所示，由MEMS數(shù)字麥克風(fēng)、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和報(bào)警模塊組成。

其中MEMS麥克風(fēng)將噪聲信號(hào)調(diào)制成PDM信號(hào)；數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)輸入的PDM信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化運(yùn)算，得出人體所受的噪聲劑量；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)監(jiān)測過程中的聲級(jí)信息；數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將存儲(chǔ)的聲級(jí)信息發(fā)送到上位機(jī)；報(bào)警LED根據(jù)當(dāng)前的劑量進(jìn)行分級(jí)報(bào)警。……