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1 引言
1.1 课题背景 1.1.1 噪声污染的危害
噪声是指一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。 从物理学角度来说，噪声是指是发声体做无规则振动时所发出的声音。噪声与人们的主观意愿和生活状态有关，有时是一种主观的感受。所以，只从物理学角度判断一个声音是不是属于噪声是不完善的，它还包括起着关键性的作用的主观上的因素。从生理和心理等角度来说，凡是人们所不需要的一切声音，都可称之为噪声。当噪声对周围人或环境造成不良影响时，就会形成噪声污染。工业革命以来，各种机械设备的创造和使用，给人类带来了进步，但同时也产生了越来越多的噪声污染。目前，噪声已成为污染人类社会环境的一大公害，严重危害到了人们的身心健康，被人称为“致人死命的慢性毒药”。噪声对人体的危害具体可归为以下几方那个面：
（1）对视觉和听觉会造成一的影响。噪声对听觉造成损伤时，那时噪音强度超过100分贝。轻度耳鸣是轻度听觉损伤表现，还有可能影响语言听力，致使学习、工作、生活中感到听觉不适。如果某一次收到强烈的噪音，会产生暂时性的两耳全聋的同时，还会感到剧烈耳鸣、眩晕。头痛、头晕、多梦、记忆力减退，发生营养障碍性疾病，心律不齐等，都是噪声对人体的危害。尤其对婴幼儿、青少年和孕妇的不良影响更加严重。
（2）睡眠和工作的影响。人在睡觉时， 40－50 分贝较轻的噪声也可以使人从熟睡状态变到半熟睡状态。人要想得到充分的休息必须进入熟睡状态，而这时的大脑活动缓慢而有规律。否则就不能很好的休息。从而影响到工作和学习，久而久之，人就会得神经衰弱症。
（3）对人体的生理影响。加速心脏衰老和增加心肌梗塞发病率也是噪声的危害。据统计，使血压上升也与长期接触噪声有关，因为体内肾上腺分泌增加。长期生活在平均 70 分贝噪声中的人，能导致心肌梗塞发病率增加 30％左右。其中长期生活在火车道旁的居民就是如此。调查1100名纺织工人，对高血压的进行了
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研究，其发病率为 7.2％，如果接触达 100 分贝的噪声，其发病率达15.2％。噪声还可引起如神经系统功能紊乱、精神障碍、内分泌紊乱。如果长期生活在高噪声的环境里，人易导致头晕、头痛、多梦、全身乏力、记忆力减退以及恐惧、甚至精神错乱。在日本曾经有过自杀的案例，就是因为火车噪声的刺激[1]。
1.1.2 噪声污染的现状
随着社会发展的工业化水平越来越高 ,噪声污染日趋严重，已成为三大环境污染之一。在我国城市环境噪声污染已经成为干扰人们正常生活的主要环境问题之一。目前，社会生活噪声、工业噪声、交通噪声、建筑施工噪声构成城市环境噪声来源，分别占47%、8%-10%、30%、5%左右。近十年来，噪声总体水平在我国重点城市道路交通居高不下，已有一半以上的城市交通干线两侧噪声平均值超过 70dB(A)。道路交通噪声污染每年的经济损失约216亿，仅北京市每年因道路交通噪声污染导致的经济损失就达 15-20 亿元。据调查，全国对噪声污染的不满程度逐年增加，并且一直是各类环境污染投诉的第一位。所以，为了给人们营造一个健康的居住环境，对噪声的实时测试报警就显得十分的重要。
1.1.3 噪声简介
1．噪声概念
物理学定义：一切不规则的或随机的声信号或电信号都可称之为噪声。 生理学定义：凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰的声音。
从这个意义上来说，噪声的来源很多。社会，生活，交通，工业，建筑，都有噪声。
总体讲，噪音是物体振动产生[2]。 2．噪声对人的危害
随着经济的快速发展，以及人口密度的急剧增加，家庭设施的增多，环境噪声逐渐增加，是污染人类社会环境的公害之一。有一种说法叫噪声为“致人死命的慢性杀手”。因为噪声对听力、心血管系统、神经系统、内分泌系统都会有不利影响，其中局部性、暂时性和多发性是噪声的特点。以下几方面体现了噪声给人带
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来生理上和心理上的危害：
① 干扰休息、睡眠；使工作效率降低。
② 损伤听觉、视觉器官：强的噪声会引起耳部的不适，如耳鸣、耳痛、听力损伤；噪声对视力也有一定的损害。
③ 对人体的生理影响：损害心血管；对女性生理机能的损害；噪声还可以引起如神经系统功能紊乱、精神障碍、内分泌紊乱。
3．噪声的利用
噪声一向为人们所厌恶。但是，随着现代科学技术的发展，人们也能利用噪声造福人类。虽然噪音是世界四大公害之一，但它还是有用处的。如利用噪声除草、发电、制冷、除尘、克敌、诊病等。
1.2 噪声监测系统的发展现状
噪声监测技术和设备已开始进入规范化、标准化、系列化和配套化阶段。噪声监测技术和设备的研究和开发已取得很大进展但应看到仍有一些技术不够成熟，需进一步研究的问题仍然很多。
声级计一般包括传声器、放大器、衰减器、计权网络、检波器、指示表头和电源等组成。为使传声器与衰减器匹配，需传声器将声音转换成电信号，经前置放大器变换阻抗来完成。噪声声级的数值检测方法，首先是放大器将输出信号加到计权网络，对信号进行频率计权(或外接滤波器)，然后经衰减器及放大器将信号放大到一定的幅值，送到有效值检波器进行检波，最后在指示表头上给出。A、B、C 三种计权网络组成声级计中的频率计权网络。A 网络能使电信号的中、低频段有较大的衰减，它是模拟人耳对等响曲线中40 方纯音的响应，其曲线形状与 340 方的等响曲线相反。而B网络使电信号的低频段有一定的衰减，它主要模拟人耳对70 方纯音的响应。C 网络的特点是接近平直的响应。声级即声级计经过频率计权网络测得的声压级，由于使用的计权网的区别，分别称为 A 声级、B 声级和 C 声级，单位记作 dB(A)、dB(B)和 dB(C)。在实际的测量中，A 计权声级最能反应噪声对人吵闹的主观感觉和人耳听力损伤的影响，用户最多用的是 A 计权网络。此外，声级计还可以外接滤波器和记录仪，对噪声进行频谱分
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析。
根据声级计在标准条件下测量1000Hz纯音所表现出的精度，六十年代国际上把声级计分为两类，精密声级计和通声级计。我国也采用这种分法。70年代以来有些国家推行四类分法，即分为0型、1型、2型和3型。它们的精度分别为±0.46、±0.76、±1.00和±1.5dB。依据声级计所用电源的不同，声级计还分为交流式声级计和用干电池的电池式声级计两类。其中式声级计也称为便携式声级计，这种仪器体积小、重量轻、现场使用方便。其原理方框图如图1所示。其中1-传声器，2-前置放大器，3-输入衰减器，4-输入放大器，5-计权网络，6-输出衰减器，7-输出放大器，8-检波器 9-表头。
图1 声级计原理方框图
为适应测量现场的需要，声级计一般都备有三脚支架，以便视需要将声级计固定在三脚支架上[3]。
1.3 主要任务及意义 1.3.1 设计任务
查阅相关资料，了解课题背景、环境噪声的特点。学习、掌握声压计的测量机理、传声器测量基本原理。合理选择噪声测量传感器，掌握其测量原理及应用。学习单片机原理，熟悉单片机系统设计和软件编程。进行整体方案设计，做出开题报告。完成系统硬件电路设计，包括传声器测量系统设计、单片机系统硬件设计。检查后，焊接或在面包板上搭接电路。编写程序，仿真调试。仿真调试通过后，固化程序，脱离开发系统运行。在实验室进行环境模拟，测试系统，完成系统联调。
1.3.2 课题的意义
噪声是指不需要的声音。随着现代工业的发展，噪声污染已成为主要公害之
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一。控制噪声、保护环境已成为人们的共识。其中，噪声测量是重要的一环，具有举足轻重的地位。
及时、准确地掌握城市噪声现状，分析期变化趋势和规律；了解各类噪声尖的污染程度和范围，为城市噪声管理、治理和科学研究提供系统的噪声检测资料。
无论是利用噪声还是防止噪声，都必须确定其量值。在长期的科学研究和工程实践中已逐步形成了一门较完整的噪声工程学科，可供进行理论计算和分析。但这些毕竟还是建立在近似的数学模型上，还必须用测量技术和试验进行验证。随着现代工业和现代科学技术的发展，对很多仪器设备提出了低噪声的要求，需要进行噪声的分析与设计，并通过实验来验证，完善设计。总之，噪声的测量不仅在噪声研究领域里占有重要的地位，而且已经广泛应用于机械制造、建筑工程、地球物探、生物医疗等各个领域。
1.3.3 论文内容安排
本文按噪声监测系统构造的不同部分分别进行了介绍。第1章绪论中简要地介绍研究噪声的危害以及一些基础知识。第2章是噪声监测系统的总体设计，主要包括硬件和软件设计两部分。第3章是噪声监测系统硬件设计，本章主要介绍了传声器、功率放大器、交直流转换电路、处理和显示部分的设计。第4章是噪声监测的系统软件设计，本章主要介绍单片机编程以及主程序设计，数据的采集、处理、显示等功能。第5章是系统调试与结果分析，介绍了硬件调试、软件调试及软硬联调的过程，并说明了调试过程中出现的问题和处理的方法。
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