基于PXI总线技术的声级计自动检定系统

论文摘要

声级计是测量声压级的仪器,也是声学的基本仪器之一,被广泛的应用在各行各业。保障声级计的量值准确性具有重要的意义,但当前的手工检定方式具有工作量大、时间长、对检定人员专业素养要求高的弊端,不能适应日益增长检定需求,因此对声级计进行自动检定具有积极的意义。在深入研究声级计检定的原理和方式的基础上,本文提出了基于PXI的声级计自动检定系统。该系统以PXI总线设备为核心,能够依照检定流程,输出标准信号并检测声级计的响应,最终将检定数据生成为标准格式的报告。为获取声级计的响应,本文引入了图像识别算法,这种方式具有通用性好、简单可靠的特点,能够实现对绝大部分型号声级计的检定,避免了前人研究中获取响应手段单一、应用范围窄的缺陷。在硬件方面,本文使用PXI主机配合高精度采集卡代替原有的信号发生器、前置放大器和电压表,在简化了仪器数目的同时,保证了信号的准确性。同时,该系统将辅助设备交由PXI主机统一管理,减少了人工参与,保证了自动流程的实现。在软件方面,该系统引入了模块化设计的原则,将软件框架划分为底层公共模块、检定模块和主控模块三个层次。其中底层公共模块包含了硬件管理、数据采集及处理、文件管理、数据库管理等功能,是自动检定系统的基础；而检定模块是系统的主体,包含了各检定项的检定流程；主控模块控制每台声级计的检定,是检定系统的核心。在软件框架的每个层次中,每个独立的功能都被封装为子模块,实现了低耦合性。各模块相互配合,保证了软件系统的高效和稳定。为实现对声级计的准确识别,依照声级计检定过程的特点,本文将图像识别过程分为定位和识别两个过程。在定位过程中,通过多帧差异累加算法获得声级计读数的行坐标,并通过连通域分析获得声级计读数的列坐标,最终将坐标组合得到定位结果。而在识别过程中,通过对图像进行预处理,去除冗余的信息,并分离出单个数字；再将单个数字的图片压缩为6×10的数组作为数字的特征；最后使用模板匹配的方式得到识别结果。实验表明,该算法具有较高的识别率。该系统能够简化操作,提高检定效率,降低对检定人员的要求。实验结果表明,自动检定系统的检定结果有效,且与标准装置具有良好的一致性。可以用于声级计的日常检定当中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 声级计手动检定存在的主要问题
• 1.1.3 声级计自动检定系统的研究现状
• 1.2 PXI总线技术以及虚拟仪器技术
• 1.2.1 PXI总线技术介绍
• 1.2.2 虚拟仪器技术及应用
• 1.2.3 声学与振动工具包
• 1.3 图像识别技术
• 1.3.1 图像处理技术概述
• 1.3.2 图像识别技术的优点
• 第二章 声级计的计量特性及检定方法
• 2.1 引言
• 2.2 声级计的计量特性
• 2.2.1 频率计权
• 2.2.2 级线性
• 2.2.3 本机噪声
• 2.2.4 F和S时间计权
• 2.2.5 猝发音响应和重复猝发音响应
• 第三章 检定系统硬件设计
• 3.1 引言
• 3.2 硬件部分总体设计
• 3.3 硬件部分仪器介绍
• 3.3.1 PXI设备
• 3.3.2 2690型传声器适调放大器
• 3.3.3 温湿度计
• 3.3.4 程控衰减器
• 第四章 检定系统软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 检定系统软件总体设计
• 4.3 底层公共模块
• 4.3.1 驱动模块
• 4.3.2 信号处理
• 4.3.3 检定信息数据库
• 4.3.4 报表输出
• 4.3.5 辅助模块
• 4.4 检定模块
• 4.4.1 声场校准
• 4.4.2 频率计权
• 4.4.3 级线性
• 4.4.4 本机噪声
• 4.4.5 F和S时间计权
• 4.4.6 猝发音和重复猝发音
• 4.4.7 基础信息
• 4.5 主控模块
• 第五章 数字识别模块
• 5.1 引言
• 5.2 数字识别方案设计
• 5.3 数字定位
• 5.3.1 引言
• 5.3.2 多帧差异累加
• 5.3.3 连通域分析
• 5.4 数字识别
• 5.4.1 预处理
• 5.4.2 二值化
• 5.4.3 特征提取
• 5.4.4 特征比较
• 第六章 实验及数据
• 6.1 数字识别测试实验
• 6.2 检定系统各模块测试实验
• 第七章 结论和展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书