Устройство для вычисления эквивалентного уровня звуковой экспозиции

Устройство для вычисления эквивалентного уровня звуковой экспозиции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к средствам измерения акустического шума. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства за счет сокращения количества необходимых для вычисления операций. В устройстве осуществляется преобразование накапливаемого числа в форму с плавающей запятой , с последующим формированием мантиссы логарифма и многократным суммированием ее с характеристикой, в зависимости от положения запятой в представлении преобразуемого числа. При этом число операций, необходимых для вычисления эквивалентного уровня звуковой экспозиции полностью определяется требуемой точностью получения измеряемой величины . Результатом суммирования является приближенная величина эквивалентного уровня звуковой экспозиции, выраженная в децибелах. 1 ил. (Л С

Взамен ранее изданного

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспуБЛик (зрю G 01 H 3/12

ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОС11АТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ лм и

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4482396/28 (22) 05.07.88 (46) 07.12,92. Бюл. Рв 45 (71) Ленинградское научно-производственное обьединение медицинской лабораторной техники (72) Г.И.Арвин и А,Л.Шульман (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 1107004, кл.-G 01 Н 3/12, 1987.

2. Каталог фирмы "Брюль и Кьер", технические данные модели 2221/2222. Интегрирующие прецизионные шумомеры, 1987.

{54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ЭКВИВАЛЕНТНОГО УРОВНЯ ЗВУКОВОЙ

ЭКСПОЗИЦИИ (57) Изобретение относится к средствам измерения акустического шума. Целью изобретения является повышение

Изобретение относится к средствам измерения акустического шума и может быть использовано в санитарно-эпидемиологических станциях, промышленных санитарных лабораториях, организациях по охране и безопасности труда, при оценке эквивалентного уровня звуковой экспозиции.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства за счет сокращения количества необходимых для вычисления операций.

На чертеже приведена структурная схема устройства для вычисления эквивалентного уровня звуковой экспозиции.

Устройство для вычисления эквивалентного уровня звуковой экспозиции содержит последовательно соединенные микрофон 1, усилитель 2 с А-частотной. коррекцией и блок 3 квадратичного преобразования, так„,5U „, 1640556 А 1 быстродействия устройства за счет сокращения количества необходимых для вычисления операций, В устройстве осуществляется преобразование накапливаемого числа в форму с плавающей запятой, с последующим формированием мантиссы логарифма и многократным суммированием ее с характеристикой, в зависимости от положения запятой в представлении преобразуемого числа. При этом число операций, необходимых для вычисления эквивалентного уровня звуковой экспозиции полностью определяется требуемой точностью получения измеряемой величины. Результатом суммирования: является приближенная величина эквивалентного уровня звуковой экспозиции, вы-; = ! О раженная в децибелах. 1 ил, t. товый генератор 4, счетчик 5 времени и последовательно соединенные многоразрядной шиной счетчик 6 дозы, блок 7 вычисления логарифма, регистр 8 индика- Ос ции и индикатор 9. Вход счетчика 6 дозы ф соединен с выходом блока 3 квадратичного С) преобразования, выход тактового генерато- у ра 4 подключен ко входу счетчика 5 времени, многоразрядный выход которого подключен ко второму многоразрядному входу блока 7 вычисление логарифма Последнии выполнен в виде мультиплексора 10, регистра 11 сдвига, элемента 12 2 ИЛИ-HE. формирователя 13, дешифратора 14, блока 15 четырехвходовых мультиплексоров и сумматора 16.

Информационные входы мультиплексора 10 являются первым многоразрядным входом блока 7 вычисления логарифма, а управляющие входы — его вторым многоразрядным

1640556

C выхода тактового генератора 4 на вход счетчика 4 времени поступают импуль10 сы тактовой частоты, которые задают на втором многоразрядном входе мультиплексора

10 в блоке 7 вычисления логарифма управляющие двоичные коды. Под управлением этих кодов на выход мультиплексора 10 по15 следовательно переключаются выходы счетчика 6 дозы, начиная с его старшего разряда, сигналы с которых последовательно записываются в разряды регистра 11 сдвига, во время сдвига хранящихся в нем

20 цифровых кодов по сигналам, поступающих с выхода тактового генератора 5. Таким образом, в моменты формирования тактовых импульсов, в регистр 11 сдвига, разряд за

25 числа, накопленного в счетчике 6 дозы. Во время записи цифровых кодов в регистр 11 сдвига, на предпоследнем и последнем его выходах устанавливаются уровни логического нуля, поступающие на управляющие

30 входы блока 15 четырехвходовых мультиплексоров, В последнем по этим сигналам устанавливается коммутация на выходы блока 15 уровней логического нуля, которые в двоично-десятичном представлении, по35 разрядно поступают на входы сумматора 16.

В последнем осуществляется вложение двоично-десятичных чисел, поступающих на информационные входы, по сигналам на тактовом входе с выхода тактового генера40 тора 4.

Во время формирования тактовых импульсов в регистре 11 сдвига цифровые коды последовательно сдвигаются в сторону предпоследнего и последнего разрядов. В

45 момент, когда самая старшая единица в двоичном коде.числа оказывается в предпоследнем разряде регистра 11 сдвига. на выходе предпоследнего разряда формируется уровень логической единицы и see

50 мультиплексоры блока 15 четырехвходовых мультиплексоров переключаются. На выходе мультиплексоров поступают сигналы с выходом дешифратора 14. В последнем осуществляется преобразование двоичных ко55 дов числа, кранящегося в регистре 11 сдвига, в коды логарифма числа в соответствии с аппроксимацией логарифма, заданной, например. таблицей истинности. входом, которые соединены с выходами младших разрядов счетчика 5 времени, информационный вход регистра 11 сдвига подключен к выходу мультиплексора 10, а выход старшего разряда соединен с первым 5 входом элемента 12 2 ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора 4, а выход подключен к тактовому входу регистра 11 сдвига. Вход формирователя 13 соединен с выходом старшего разряда счетчика 5 времени и с входом записи . регистра 8 индикации, а выход — со входом сброса регистра 11 сдвига, выходы которого, исключая предпоследний и последний разряды, подключены ко входам дешифратора 14. Управляющие входы блока 15 четырехвходовых мультиплексоров подключены к выходам предпоследнего и последнего разрядов регистра 11 сдвига.

Первые информационные входы блока

15 четырехвходовых мультиплексоров подключены к клеммам уровня логического нуля, вторые входы — к выходам дешифратора, третьи и четвертые соединеннь|е между собой соответственно в каждом мультиплексоре и подключены к клеммам уровней логических нулей и единиц, задающих двоичный код числа 10 Ig 2, округленного для заданной точности представления на выходах мультиплексоров, а выходы соединены с информационными входами сумматора 16, тактовый вход которого соединен с выходом тактового генератора 4, вход сброса сумматора соединен с выходом формирователя 13, а выходы сумматора являются выходами блока 7 вычисления логарифма. Дешифратор14 выполнен как комбинационная логическая схема, формирующая на своих выходах двоичные коды логарифма нормализованного числа, поступающего на его входы, в соответствии с заданной таблицей истинности.

Устройство для вычисления эквивалентного уровня звуковой экспозиции работает следующим образом.

С помощью микрофона 1 звуковое давление акустического сигнала преобразуется в электрический сигнал U(t), который усиливается и нормируется усилителем 2 с А-частотной коррекцией, т.е, иэ сигнала выделяются составляющие U (t), соответствующие заданной полосе частот сигнала. С выхода усилителя 2 с А-частотной коррекцией сигнал поступает в блок.3 квадратичного пр.еобразователя и на выходе последнего формируются импульсы, частота которых пропорциональна квадрату

U,Ж входного напряжения (— (- ). В счетчике 6 дозы, после сброса в начале измерения накапливается число импульсов, пропорциональные величине разрядом, записываются двоичные коды .1640556

При этом число, хранящееся в регистре

11 сдвига, принимается нормализованным, заданным в форме с плавающей запятой, и поэтому на выходе дешифратора 14 формируется цифровой код мантиссы логарифма, который поступает на информационные входы двоично-десятичного сумматора 16, где записывается в результате суммирования с нулевым содержимым,, С приходом следующего тактового импульса с выхода тактового генератора 4 через элемент 12 2 ИЛИ-НЕ на тактовый вход регистра 11 сдвига, в последнем старшая единица записанного числа сдвигается в последний разряд, с выхода которого поступает на управляющие входы мультиплексоров в блоке 15 четырехвходовых мультиплексоров. На выходе этого блока устанавливается в двоично-десятичном представлении цифровой код характеристики 10 lg 2, которая поступает в сумматор 16 и суммируется с предыдущим результатом.

Одновременно с этим, уровень логической единицы с выхода последнего разряда регистра 11 сдвига поступает на второй вход схемы 12 2 ИЛИ-НЕ, в результате чего импульсы с тактового генератора на тактовый вход регистра 11 сдвига больше не по.ступают. Сдвиг числа. в последнем прекращается. Во все последующие тактовые импульсы, поступающие с выхода тактового генератора на тактовый вход сумматора 16, в последнем осуществляется суммирование предыдущего результата с характеристикой 10 tg 2, Суммирование происходит многократно до тех пор. пока на последнем разряде счетчика 6 времени не сформируется уровень логической единицы, по которому содержимое сумматора16 поразрядно поступает в регистр 8 индикации, а регистр 11 сдвига и сумматор 16 обнуляется. Обнуление двух последних происходит по заднему фронту сигнала с выхода формирователя 13 и поэтому не мешает записи числа в регистр 8 индикации. Записанное число поразрядно поступает на входы индикатора g, где отображается как результат измерения.

Число разрядов в счетчике 5 времени соотносится с числом разрядов в счетчике 6 дозы и поэтому в сумматоре накапливается . число с фиксированной запятой S. которое является приближением логарифма числа с плавающей запятой, хранящегося в регистре 11 сдвига: где Т вЂ” время измерейия, Ug(t) уровень сигнала,пропорциональный текущему значению звукового давления с А-частотной коррекцией по ГОСТ

17187-81, U0 — пороговое значение уровня звукового давления (нормирующий делитель), х=1 — единица измерения времени, Величина S характеризует эквивалентный уровень звуковой экспозиции с едини10 цей измерения — децибел.

Таким образом, в устройстве для вычисления эквивалентного уровня звуковой экспозиции, вычисление последовательно осуществляется микрооперациями суммирования, по каждому тактовому импульсу осуществляется одна иэ микроопераций, а их общее количество не превышает числа

2m, где m — количество двоичных разрядов в счетчике времени, которое соотносится с

20 числом. разрядов в счетчике дозы и по формуле и 4 2 .

Этим достигается сокращение количества необходимых операций при вычислении эквивалентных уровней звуковой экспозиции, что повышает быстродействие устройства во время измерений

Формула изобретения

Устройство для вычисления эквивалентного уровня звуковой экспозиции, содержа30 щее . последовательно соединенные микрофон, усилитель с А-частотной коррекцией и блок квадратичного преобразования, тактовыйгенератор, счетчик времени и ния логарифма, регистр индикации и индикатор, вход счетчика дозы соединен с выходом блока квадратичного преобразования, выход тактового генератора подключен ко входу счетчика времени, многоразрядный выход которого подключен ко второму многоразрядному входу блока вычисflåíèÿ логарифма. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения быстродействия устрой40

45 ства за счет сокращения количествз 1Робходимых для вычисления операций, блок вычисления логарифма выполнен в вид» мультиплексора, регистра сдвига. элемента

2 ИЛИ-НЕ. формирователя, дешифрагора, блока четырехвходовых мультиплексоров и

50 сумматора. информационные входы мультиплексора являются первым многоразрядным входом блока вычисления логарифма, а управляющие входы — его вторым многоразрядным входом, которые соединены с выходами младших разрядов счетчика времени, информационный вход регистра слнига подключен к выходу мультиплексора, а выход старшего разряда соединен с первым еходом элемента 2 ИЛИ-НЕ, второй вход попоследовательно соединенные многораз35 рядной шиной счетчик дозы. блок выч сле1640556 спеднего соединен с выходом тактового re- подключены к клеммам уровня логического нератора, а выход подключен к тактовому нуля, вторые входы — квыходамдешифратовходу регистра. вход формирователя соеди- ра, третьи и четвертые соединены между нен с выходом старшего разряда счетчика собой в каждом мультиплекСоре и подклювремени и с входьм записи регистра инди- 5 чены к клеммам уровней логических нулей и кации, а выход — со входом сброса регистра единиц, задающих двоичный код числа 10 kI сдвига, выходы которого, исключая пред- 2, округленного для заданной точности последний и последний разряды, подключе- представления, а выходы подключены к инны ко входам дешифратора, управляющие формационным входам сумматора, тактовходымультиплексоров вблокечетырехвхо- 10 вый вход которого соединен с выходом довых мультиплексоров подключены к выхо- тактового генератора. вход сброса сумматодампредпоследнегоипоследнегоразрядов ра соединен с выходом формирователя, а регистра сдвига. первые информационные выходы сумматора являются выходамй бловходы четырехвходовых мультиплексоров ка вычисления логарифма.

Таблица истинности дешифратора 14

Составитель Е. Ильичев

Редактор Е.Гиринская Техред ММоргентал Корректор H.Ñïàáîäÿíèê

Заказ 877 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. vn