SU1640556A1 - Устройство дл вычислени эквивалентного уровн звуковой экспозиции - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к средствам измерени  акустического шума. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  устройства за счет сокращени  количества необходимых дл  вычислени  операций. В устройстве осуществл етс  преобразование накапливаемого числа в форму с плавающей зап той , с последующим формированием мантиссы логарифма и многократным суммированием ее с характеристикой, в зависимости от положени  зап той в представлении преобразуемого числа. При этом число операций, необходимых дл  вычислени  эквивалентного уровн  звуковой экспозиции полностью определ етс  требуемой точностью получени  измер емой величины . Результатом суммировани   вл етс  приближенна  величина эквивалентного уровн  звуковой экспозиции, выраженна  в децибелах. 1 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к средствам измерени  акустического шума и может быть использовано в санитарно-эпидемиологических станци х, промышленных санитарных лаборатори х, организаци х по охране и безопасности труда, при оценке эквивалентного уровн  звуковой экспозиции.

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  устройства за счет сокращени  количества необходимых дл  вычислени  операций.

На чертеже приведена структурна  схема устройства дл  вычислени  эквивалентного уровн  звуковой экспозиции.

Устройство дл  вычислени  эквивалентного уровн  звуковой экспозиции содержит последовательно соединенные микрофон 1, усилитель 2 с А-частотной коррекцией и блок 3 квадратичного преобразовани , тактовый генератор 4, счетчик 5 времени и последовательно соединенные многоразр дной шиной счетчик 6 дозы, блок 7 вычислени  логарифма, регистр 8 индикации и индикатор 9. Вход счетчика б дозы соединен с выходом блока 3 квадратичного преобразовани , выход тактового генератора 4 подключен ко входу счетчика 5 времени, многоразр дный выход которого подключен ко второму многоразр дному входу блока 7 вычислени  логарифма. Последний выполнен в виде мультиплексора 10, регистра 11 сдвига, элемента 122 ИЛИ-НЕ, формировател  13, дешифратора 14, блока 15 четырех- входовых мультиплексоров и сумматора 16 Информационные входы мультиплексора 10  вл ютс  первым многоразр дным входом блока 7 вычислени  логарифма, а управл ющие входы - его вторым многоразр дным

о

ь.

о ел ел о

входом которые соединены с выходами младших разр дов счетчика 5 времени, информационный вход регистра 11 сдвига подключен к выходу мультиплексора 10, а выход старшего разр да соединен с первым 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 формировател  13 соединен с выходом старшего разр да счетчика 5 времени и с входом записи регистра 8 индикации, а выход - со входом сброса регистра 11 сдвига, выходы которого исключа  предпоследний и последний разр ды, подключены ко входам дешифратора 14 Управл ющие входы блока 15четы- рехвходовых мультиплексоров подключены к выходам предпоследнего и последнего разр дов регистра 11 сдвига.

Первые информационные входы блока 15 четырехвходовых мультиплексоров подключены к клеммам уровн  логического нул , вторые входы - к выходам дешифратора, третьи и четвертые соединенные между собой соответственно в каждом мультиплексоре и подключены к клеммам уровней логических нулей и единиц , задающих двоичный код числа 10 Ig 2, округленного дл  заданной точности представлени  на выходах мультиплексоров, а выходы соединены с информационными входами сумматора 16, тактовый вход кото рого соединен с выходом тактового генератора 4, вход сброса сумматора соединен с выходом формировател  13, а выходы сумматора  вл ютс  выходами блока 7 вычислени  логарифма. Дешифратор 14 выполнен как комбинационна  логическа  схема, формирующа  на своих выходах двоичные коды логарифма нормализованного числа, поступающего на его входы, в соответствии с заданной таблицей истинности.

Устройство дл  вычислени  эквивалентного уровн  звуковой экспозиции работает следующим образом.

С помощью микрофона 1 звуковое давление акустического сигнала преобразуетс  в электрический сигнал U(t), который усиливаетс  и нормируетс  усилителем 2 с А-час- тотной коррекцией, т.е. из сигнала выдел ютс  составл ющие UK(I), соответствующие заданной полосе частот сигнала. С выхода усилител  2 с А-частотной коррекцией сигнал поступает в блок 3 квадратичного преобразовател  и на выходе последнего формируютс  импульсы, частота которых пропорциональна квадрату

входного напр жени  (-г-М). В счетчике б

VJO

дозы, после сброса в начале измерени  накапливаетс  число импульсов, пропорциональные величине

г. (

С выхода тактового генератора 4 на вход счетчика 4 времени поступают импульсы тактовой частоты, которые задают на втором многоразр дном входе мультиплексора 10 в блоке 7 вычислени  логарифма управл ющие двоичные коды. Под управлением этих кодов на выход мультиплексора 10 последовательно переключаютс  выходы счет- чика 6 дозы, начина  с его старшего разр да, сигналы с которых последовательно записываютс  в разр ды регистра 11 сдвига, во врем  сдвига хран щихс  в нем

цифровых кодов по сигналам, поступающих с выхода тактового генератора 5. Таким образом , в моменты формировани  тактовых импульсов, в регистр 11 сдвига, разр д за разр дом, записываютс  двоичные коды

числа, накопленного в счетчике 6 дозы. Во врем  записи цифровых кодов в регистр 11 сдвита, на предпоследнем и последнем его выходах устанавливаютс  уровни логического нул , поступающие на управл ющие

входы блока 15 четырехвходовых мультиплексоров . В последнем по этим сигналам устанавливаетс  коммутаци  на выходы блока 15 уровней логического нул , которые в двоично-дес тичном представлении, поразр дно поступают на входы сумматора 16. В последнем осуществл етс  сложение двоично-дес тичных чисел, поступающих на информационные входы, по сигналам на тактовом входе с выхода тактового генератора 4,

Во врем  формировани  тактовых импульсов в регистре 11 сдвига цифровые коды последовательно сдвигаютс  в сторону предпоследнего и последнего разр дов. В

момент, когда сама  старша  единица в двоичном коде числа оказываетс  в предпоследнем разр де регистра 11 сдвига, на выходе предпоследнего разр да формируетс  уровень логической единицы и все

мультиплексоры блока 15 четырехвходовых мультиплексоров переключаютс . На выходе мультиплексоров поступают сигналы с выходом дешифратора 14 В последнем осуществл етс  преобразование двоичных кодов числа, хран щегос  в регистре 11 сдвига, в коды логарифма числа е соответствии с аппроксимацией логарифма, заданной , например, таблицей истинности.

При этом число, хран щеес  в регистре 11 сдвига, принимаетс  нормализованным, заданным в форме с плавающей зап той, и поэтому на выходе дешифратора 14 формируетс  цифровой код мантиссы логарифма, который поступает на информационные входы двоично-дес тичного сумматора 16, где записываетс  в результате суммировани  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 старша  единица записанного числа сдвигаетс  в последний разр д, с выхода которого поступает на управл ющие входы мультиплексоров в блоке 15 четырехвходовых мультиплексоров . На выходе этого блока устанавливаетс  в двоично-дес тичном представлении цифровой код характеристики 10 Ig 2, котора  поступает в сумматор 16 и суммируетс  с предыдущим результатом.

Одновременно с этим, уровень логической единицы с выхода последнего разр да 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 поступают . Сдвиг числа в последнем прекращаетс . Во все последующие тактовые импульсы, поступающие с выхода тактового генератора на тактовый вход сумматора 16. в последнем осуществл етс  суммирование предыдущего результата с характеристикой 10 Ig 2. Суммирование происходит многократно до тех пор, пока на последнем разр де счетчика 6 времени не сформируетс  уровень логической единицы, по которому содержимое сумматора 6 поразр дно поступает в регистр 8 индикации, а регистр 11 сдвига и сумматор 16 обнул ютс . Обнуление двух последних происходит по заднему фронту сигнала с выхода формировател  13 и поэтому не мешает записи числа в регистр 8 индикации. Записанное число поразр дно поступает на входы индикатора 9, где отображаетс  как результат измерени .

Число разр дов в счетчике 5 времени соотноситс  с числом разр дов в счетчике 6 дозы и поэтому в сумматоре накапливаетс  число с фиксированной зап той S. которое  вл етс  приближением логарифма числа с плавающей зап той, хран щегос  в регистре 11 сдвига:

S 10lglro(Јtydt.

где Т - врем  измерени ,

Uic(t)- уровень сигнала, пропорциональный текущему значению звукового давлени  с А-частотной коррекцией по ГОСТ 17187-81.

5Uo - пороговое значение уровн  звукового давлени  (нормирующий делитель), -единица измерени  времени. Величина S характеризует эквивалентный уровень звуковой экспозиции с едини- 0 цей измерени  - децибел.

Таким образом, в устройстве дл  вычислени  эквивалентного уровн  звуковой экспозиции , вычисление последовательно осуществл етс  микроопераци ми сумми- 5 ровани , по каждому тактовому импульсу осуществл етс  одна из микроопераций, а их общее количество не превышает числа 2Ш, где m - количество двоичных разр дов в счетчике времени, которое соотноситс  с 0 числом-разр дов в счетчике дозы п по формуле п 4 2т.,

Claims (1)

1. Этим достигаетс  сокращение количества необходимых операций при вычислении эквивалентных уровней звуковой 5 экспозиции, что повышает быстродействие устройства во врем  измерении Формула изобретени  Устройство дл  вычислени  эквивалентного уровн  звуковой экспозиции, содержа- 0 щее последовательно соединенные микрофон, усилитель с А-частотной коррекцией и блок квадратичного преобразовани , тзктовыйгенератор, счетчик времени и последовательно соединенные многораз- 5 р дной шиной счетчик дозы, блок вычислени  логарифма, регистр индикации и индикатор, вход счетчика дозы соединен с выходом блока квадратичного преобразовани , выход тактового генератора подключен 0 ко входу счетчика времени, многоразр дный выход которого подключен ко второму многоразр дному входу блока вычислени  логарифма, отличающеес  л ем, что с целью повышени  быстродействи  устрой- 5 ства за счет сокращени  количества необходимых дл  вычислени  операций блок вычислени  логарифма выполнен в виде мультиплексора, регистра сдвига члемента 2 ИЛИ-НЕ, формировател , дешифратора, 0 блока четырехвходовых мультиплексоров и сумматора, информационные входи мультиплексора  вл ютс  первым многоразр дным входом блока вычислени  логарифма а управл ющие входы - его вторым многораз- 5 р дным входом, которые соединены с выходами младших разр дов счетчика времени, информационный вход регистра сдвига подключен к выходу мультиплексора, а выход старшег.о разп да соединен с первым вхо- дом элемента 2 ИЛИ-НЕ, второй вход последнего соединен с выходом тактового генератора , а выход подключен к тактовому входу регистра, вход формировател  соединен с выходом старшего разр да счетчика времени и с входом записи регистра индикации , а выход - со входом сброса регистра сдвига, выходы которого, исключа  предпоследний и последний разр ды, подключены ко входам дешифратора, управл ющие входы мультиплексоров в блоке четырехвхо- довых мультиплексоров подключены к выходам предпоследнего и последнего разр дов регистра сдвига, первые информационные входы четырехвходовых мультиплексоров

   подключены к клеммам уровн  логического нул , вторые входы - к выходам дешифратора , третьи и четвертые соединены между собой в каждом мультиплексоре и подключены к клеммам уровней логических нулей и единиц, задающих двоичный код числа 10 Ig 2, округленного дл  заданной точности представлени , а выходы подключены к информационным входам сумматора, тактовый вход которого соединен с выходом тактового генератора, вход сброса сумматора соединен с выходом формировател , а выходы сумматора  вл ютс  выходами блока вычислени  логарифма.

   Таблица истинности дешифратора 14

   5 :а

   8