噪声污染和气体污染、固体物质污染已称为当今世界三大污染。过高的噪声会损害人们的健康，如产生神经衰弱、神经质等。噪声监测是提高人类生活水平的重要途径。人耳的听阈一般是20μPa，痛阈一般为200 Pa，其间相差107倍，这样宽广的声压范围不易测量，而且人耳对声压相对变化的分辨具有非线性特征，通常采用40方等响曲线的反曲线对声压级进行计权校正，即用A计权网络测A声级，它的单位是dB。目前，国外公司一直占据国内高噪声计市场，它的价格普遍偏高，严重制约了噪声计的广泛使用。然而，用于日常生活的环境噪声测量设备并不需要复杂和十分的测量仪器，因此设计一种低成本、便携式、可满足日常生活使用的噪声计十分重要。

　　1 电路设计

　　声学中常用声压级Lp来反映声压的变化，将声压P的声压级表示为：

　　LP=20lg(P／P0)

　　式中：基准量P0单位为μPa，当P=P0时，Lp=0 dB；

　　当P=107P0时，LP=140 dB。

　　系统原理图如图1所示，在信号采集和放大电路中采用了驻极体传声器，并采用反相放大器将信号放大到适宜处理的范围；通过A计权网络很好地满足人耳对不同频率声音的敏感性；AD536芯片很容易得到有效值及其相对应的分贝值，避免采用单片机进行大运算量的对数处理，提高了反应速度；调整电路可以确定所需的不同测量零点；用数码管对结果进行实时显示，具有快慢显示功能。

　　1．1 噪声信号的采集及放大电路实现

　　驻极体话筒采用源极接地，漏极输出的方法连接，动态范围宽，灵敏度高。在VCC=9 V的电压驱动下，动态范围可以达到一2～+2V。经过调试，当话筒电压V1=VCC／2时，话筒灵敏度达到。在本电路中取漏极负载电阻R1=20 kΩ，电路图如图2所示。传感器将噪声信号变换为电信号后，继续将其放大。放大电路采用带宽大于2 MHz的运算放大器。

　　电路参数：R2=20 kΩ，R3=51 kΩ，C=0．22μF；

　　增益：A=R3／R2=2．55；

　　输出电压幅值大致范围：0～5 V。

　　1．2 滤波电路方案实现

　　根据人耳列不同频率的响度感觉，在噪声测量中，常用A计权网络测得A声级。表1给出倍频带中心频率与A声级校正量之问的关系。

　　计权网络由无源高通滤波和有源低通滤波两部分构成，精心计算和调试相关外围元件参数，使其幅频特性与A计权曲线相近，电路图如图3所示。

　　高通滤波器相应参数计算如下：

　　取C1=10μF，利用等式求得后级电阻R2=100Ω，前级电阻取R1=100 kΩ，以便得到较高的输入阻抗。

　　二阶巴特沃斯有源滤波电路的相应参数计算如下：

　　(1)选择电容C2的容量，计算电阻R3，R4的阻值通常电容C2，C3宜在微法数量级以下，电阻R3，R4的值一般约在几百千欧以内。

　　设定C2=C3=C=1 000 pF，故有：

　　考虑到-3dB的截止角频率ωH=ωn，则：

　　令：S=s/ωH，依据巴特沃斯多项式中n=2的情况

　　考虑到则得到：

　　(2)求R5，R6的阻值

　　考虑到运放两输入端的外接电阻必须满足平衡条件，即R5||R5=R3+R4=16kΩ，故求出R5=25kΩ，R*3kΩ。

　　由于滤波器性能对元件的误差比较灵敏，在电路中应选用稳定而精密的电阻器和电容器。

　　1．3 有效值及对数电路方案实现

　　有效值电路采用真有效值／直流转换器AD536A。AD536A的性能与混合或模数器件相当，甚至更优，但其价格却低得多，而且它的连接非常简单。只需一个外接电容来设置平均时间常数即可，在这里取输入时间为O．25s，当CAV与信号的输入电阻形成的低通滤波器时问常数大于信号的周期时，就能很好地求出有效值和对数值。

　　对数输出由5端引出，该点的电压与一logVin成正比。可用射极跟随器缓冲并可以用外部调整电路平移该电压，电压调整电路由稳压芯片AA580构成。缓冲器的输出端级联一个放大倍数可调的放大器，用以改变步长。

　　1．4 调整及显示电路方案实现

　　1．4．1 调整电路

　　有效值及对数电路的输出电压与-log Vin成正比，通过缓冲器的步长调整，可以得到等式Lp=20lg(P/P0)=201g P-20lg P0右边的项，在设计中要设定参考电压，即0分贝值，只需改变等式右边的第二项，所以在对数电路后加入了基于减法电路的补偿电路，可以用来调零。同时，还可以通过调整补偿电压，设立相对参考零点，用来测量分贝变化的相对值，通过改变基准电压的大小，从而实现了输入显示电路的表示分贝值的电压信号的调节。

　　具体推导公式如下：