【正文】 中國(guó)計(jì)量學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 MEMS 聲傳感器的煙道氣流 檢測(cè)與識(shí)別研究 The Study on Detecting and Recognizing the Air of Flue based on MEMS Sonic Transducer 學(xué)生姓名 鄧 平 學(xué)號(hào) 0700103235 學(xué)生專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí) 07電氣 2班 二級(jí)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 趙子愷 副教授 中國(guó)計(jì)量學(xué)院 2021 年 06 月 鄭 重 聲 明 本人呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實(shí)可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。 學(xué)生簽名： 日期： 分類號(hào)： TB52+6 密 級(jí)： 公 開(kāi) UDC： 621 學(xué)校代碼： 10356 中國(guó)計(jì)量學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 MEMS 聲傳感器的煙道氣流 檢測(cè)與識(shí)別研究 The Study on Detecting and Recognizing the Air of Flue based on MEMS Sonic Transducer 作 者 鄧 平 學(xué) 號(hào) 0700103235 申請(qǐng)學(xué)位 工學(xué)學(xué)士 指導(dǎo)教師 趙子愷 副教授 學(xué)科專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 培養(yǎng)單位 中國(guó)計(jì)量學(xué)院 答辯委員會(huì)主席 評(píng) 閱 人 2021 年 06 月 致 謝 此論文即將完成之際，我想首先感謝這四年中學(xué)校老師對(duì)我的培養(yǎng)與教育，感謝學(xué)校提供的資源，同時(shí)特別需要感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師趙子愷老師對(duì)我的幫助。在完成這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的過(guò)程當(dāng)中，也得到了其 他同學(xué)的幫助與指導(dǎo)，在這里也同樣感謝他們。 本論文是在趙子愷老師的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)下完成的。在接受趙老師指導(dǎo)的幾個(gè)月的時(shí)間里，他那淵博的知識(shí)，緊密的邏輯和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度給我留下深刻的印象，讓我開(kāi)闊了視野，豐富了學(xué)識(shí)，并受益終身。值此論文完成之際，對(duì)趙老師曾經(jīng)給予的學(xué)術(shù)上的指導(dǎo)，生活上的關(guān)心和幫助致以最誠(chéng)摯地謝意！ 還要感謝曾經(jīng)幫助、培養(yǎng)我的所有老師，衷心感謝百忙之中抽出時(shí)間評(píng)議和評(píng)閱我的論文的各位專家和學(xué)者，感謝你們審閱本文所付出的辛勤勞動(dòng)。 最后，衷心感謝機(jī)電工程學(xué)院全體老師以及各位授課老師對(duì)我辛勤的栽 培和教誨！ 鄧平 2021 年 6月 I 基于 MEMS 聲傳感器的煙道氣流檢測(cè)與識(shí)別研究 摘要 ： 任何聲源發(fā)出的聲音中均包含與其結(jié)構(gòu)和狀態(tài)等有關(guān)的信息?；谛盘?hào)處理的聲音特征提取和模式識(shí)別技術(shù)近些年發(fā)展較快 , 聲信號(hào)具有精確性和穩(wěn)定性等特點(diǎn) , 借助計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用信號(hào)處理的方法對(duì)物體發(fā)出的聲音進(jìn)行分析 , 提取其振動(dòng)特征量 , 可以為物體運(yùn)轉(zhuǎn)情況的預(yù)測(cè)提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析依據(jù)。聲音模式識(shí)別在無(wú)人職守、故障檢測(cè)、災(zāi)害預(yù)防等方面具有很廣闊的應(yīng)用前景。 油煙管道內(nèi)電機(jī)旋轉(zhuǎn)也會(huì)產(chǎn)生與其對(duì)應(yīng)的聲音信號(hào)，主要包括通風(fēng)聲、機(jī)械聲和電 磁聲，其中通風(fēng)聲占據(jù)主導(dǎo)作用。我們可以通過(guò)檢測(cè)其主頻并結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)來(lái)判別管道各支路電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。本文對(duì)模擬煙道進(jìn)行了多組實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，找到了合適的聲音信號(hào)特征向量，基本上能正確識(shí)別煙道油煙機(jī)運(yùn)行狀況。文章最后，對(duì)本文工作進(jìn)行總結(jié)和展望，提出解決問(wèn)題的初步方法，謹(jǐn)供以后的研究者參考。 關(guān)鍵詞： MEMS；聲音信號(hào)；模式識(shí)別；煙道；快速傅里葉變換 中圖分類號(hào)： TB52+6 II The Study on Detecting and Recognizing the Air of Flue based on MEMS Sonic Transducer Abstract:The sound of any sound source contains information about its structure and processingbased voice feature extraction and pattern recognition technology developed rapidly in recent years,Acoustic signal characteristics with a precision and stability,so with the use of puter technology,analyze the sound objects in signal processing methods,then extracte the Eigenvectors of the vibration,that can be a accurate data analysis for forecasting about the object39。s condition of pattern recognition has broad application prospects in the absence of duty, fault detection, disaster prevention. A motor rotation in smoke pipe also make corresponding sound signals,mainly including ventilation noise, mechanical noise and electromagic noise,in which the wentilation and sound making the occupy a leading can detect the frequency channels bined with statistics to determine the functioning of motors of each paper conducted a multiflue experiments and data analysis,and take the appropriate sound signal eigenvector,which been able to correctly identify the health of the flue , the paper summarizes the work and take a outlook of the initial approach to solve problems, it would like be a reference for researchers. Key words:MEMS； acoustical signal； pattern recognition； flue； FFT Classification:TB52+6 III 目 次 摘要 ................................................................ I Abstract........................................................... II 目次 .............................................................. III 1 緒論 .............................................................. 1 引言 ............................................................ 1 模式識(shí)別簡(jiǎn)介 .................................................... 2 模式和模式識(shí)別 ................................................ 2 模式識(shí)別的方法 ................................................ 2 模式識(shí)別的應(yīng)用 ................................................ 3 聲音識(shí)別應(yīng)用概述 ................................................ 4 聲音識(shí)別在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 ........................................ 4 聲音識(shí)別在軍事上的應(yīng)用 ........................................ 4 聲音識(shí)別在機(jī)械工程中的應(yīng)用 .................................... 5 小結(jié) ............................................................ 6 2 信號(hào)識(shí)別的基本步驟和方法 .......................................... 7 預(yù)處理 .......................................................... 7 特征或模式基元的選擇 ............................................ 7 時(shí)域分析 ...................................................... 7 頻域分析 ...................................................... 9 識(shí)別方法 ....................................................... 10 傳統(tǒng)的識(shí)別方法 ............................................... 10 現(xiàn)代的識(shí)別方法 ............................................... 10 3 聲音信號(hào)采集、處理系統(tǒng) ........................................... 11 模擬煙道 ....................................................... 11 拾音器 ......................................................... 12 亥姆霍茲共鳴器 ............................................... 12 拾音器 ....................................................... 13 傳感器 ......................................................... 14 MEMS 簡(jiǎn)介 .................................................... 14 MEMS 聲音傳感器 .............................................. 16 濾波放大電路 ................................................... 17 Protel 99 簡(jiǎn)介 ............................................... 17 印制線路板的設(shè)計(jì) ............................................. 17 濾波放大電路的設(shè)計(jì) ........................................... 19 示波器、上位機(jī) ................................................. 23 Origin 軟件介紹 ................................................ 23 4 聲音信號(hào)采集和特征提取 ........................................... 25 聲音信號(hào)的采集 ................................................. 25 實(shí)驗(yàn)裝置的連接 ..............