基于DSP的汽车转速测量新方法及仪器研制VIP免费

第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共6页基于DSP的汽车转速测量新方法及仪器研制曹广忠邱建ANewNoise-basedMethodforMeasuringtheRotarySpeedofaCar’sEngineandItsImplementationBasedonDSPCaoGuang-zhong,QiuJian摘要:传统的声级计主要由硬件滤波网络和计权网络构成，而汽车发动机的转速是基于测量机械量的汽车转速表给出。提出了通过非接触传声器测量汽车噪声从而计算汽车发动机转速的新方法；运用小波变换理论为基础的信号降噪处理技术，将有用信号从汽车排气管口噪声背景中提取出来，研究了提取汽车转速信息的信号处理算法；设计了一种基于DSP和单片机的双CPU硬件结构，开发了相应嵌入式软件，实现了噪声A计权声压级和汽车转速的分析和测量，验证了所提出的方法。研制出基于汽车排气管口噪声测量的汽车发动机转速测量新型仪器，该仪器转速测量范围308000RPM，测量误差±10转/分；噪声测量范围30130dB，分辨率0.1dB，准确度优于±0.5dB。关键词：汽车发动机转速，数字信号处理器（DSP），噪声测量，仪器作者单位：深圳大学通讯地址：《邮编》518060深圳大学工程技术学院自动化科学系电话：26534057E-mail:gzcao@szu.edu.cn0引言汽车工业的迅猛发展使汽车检测日益重要，汽车噪声及汽车发动机的转速测量是环境检测部门及汽车故障诊断研究的重要内容。噪声测量仪器在环境、设备的噪声检测和噪声控制中起着十分重要的作用，噪声的声级和频谱声压级测量是噪声测量中最基本的测量项目，也是其它噪声测量的基础。常规的噪声测量中普遍采用声级计，传统的声级计一般是利用硬件计权网络实现对噪声信号的计权，利用硬件的滤波网络实现噪声的倍频程分析等。自然可以采用传统的声级计测量汽车的噪声，但是与此同时却无法获取汽车的转速。获取汽车在不同转速下的噪声以及欲知在某噪声时的相应转速都是非常重要的。对汽车的研究与认识表明可通过测量汽车排气管出口处的噪声，考虑该噪声和汽车转速的内在关系借助数字信号处理技术以获得相应转速，从而可实现汽车噪声和转速的同时测量，即本文第2页共6页第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共6页提出的通过非接触传声器测量汽车噪声从而计算发动机转速的新方法。随着数字信号处理（DSP）技术的迅速发展，以及其特殊的适于实时信号处理的硬件结构，使得DSP芯片成为高性能仪器中处理信号的核心。本文采用浮点DSP芯片作为信号处理中心，而单片机作为人机交互功能的管理中心；开发相应算法与管理软件以验证所提出方法的正确性，从而开发出了基于汽车排气管口噪声测量的汽车发动机转速分析新型仪器。1噪声测量的基本理论1.1噪声声压级、计权和倍频程表示[1]在噪声测量中用声压级来表示噪声的强弱，噪声声压级按下式定义Lp=10lgP2P02(1)式中：Ｐ0=2×10-5Pa为基准声压；P为有效声压。在环境监测和机电产品自动检测中，经常需要了解噪声的频谱结构。对于频率为12～20000Hz的可闻声，频率有1000多倍的变动率，用等带宽表示非常不便，通常采用倍频程表示。用1/3倍频程表示时，一共分为32个频段。对于相同强度的声压，人耳对于低频段噪声远不如高频段噪声敏感。为了反映人耳对于噪声响度的频率响应，在噪声评价中，普遍采用计权声级作为评价参数。其中，Ａ计权声级能很好地反映人耳对噪声响度的频率响应，应用最为普遍，本文即采用Ａ计权。各种计权的修正量可参考相应的标准。1.2基于FFT的噪声声压信号分解由于噪声计权声级对不同的频段有不同的计权修正量，因此，必须对声压信号进行分解。虽然噪声信号具有随机性，随机信号在理论上不满足傅里叶变换的条件。但是，对于噪声测量，通过测量系统得到的每一个有限长样本p(t)，都是能量有限的确定性信号，满足傅里叶变换条件，可以进行傅里叶变换。考察一个有限长噪声声压信号样本p(t)，设样本长度为Ｔ，其有限傅里叶变换可写为P(f)=∫0Tp(t)e−j2πftdt(2)当信号p(t)经过Ａ/Ｄ采样后，形成离散数据序列p[nts]，ts为采样间隔，样本的数据点数为Ｎ，则对式(2)归一化的离散形式为P[k]=∑n=0N−1p[n]e−j(2πN)nk;k,n...