Jahresbericht 2009 - IMMS Institut für Mikroelektronik

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Abbildung 3: PMD Frontend
geeigneter Softwarekomponenten Voraussetzung.
Der verwendete Softwarestack besteht daher im Wesentlichen
aus einem Bootloader, einem universellen
Betriebssystem, einer Daemon-Komponente zur Signalverarbeitung
und einer grafischen Benutzeroberfläche.
Bei der Auswahl der Komponenten wurde darauf
geachtet, ausschließlich Open-Source-Soft-ware
zu verwenden. Als Bootloader kommt U-Boot – Quasistandard
für eingebettete Systeme – zum Einsatz.
Dieser ist für die Grundinitialisierung der PMD-Hardware
und das anschließende Laden des Betriebssystemkerns
– hier der Linux-Kernel in der Version 2.6.26
– verantwortlich. Der Zugriff auf die Hardwarekomponenten
erfolgt jeweils durch entsprechend entwickelte
Gerätetreiber. Für die Implementierung der Benutzeroberfläche
kam das QT-Embedded-Toolkit zum
Einsatz, was ein komfortables toolunterstütztes Design
der grafischen Bedienelemente erlaubt.
Grundlegende Funktionen des PMD sind die Erfassung
der tätigkeitsbezogenen Lärmdosis nach der Lärm-
und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung (LärmVibrationsArbSchV
[3]). Zudem kann so die Wirksamkeit
eines Gehörschutzes überprüft werden. Die Messung
der Lärmdosis wird wie folgt durchgeführt: Die Schallaufnahme
erfolgt simultan durch die vier in den Sonden
platzierten Mikrofone. Das so gewonnene Signal
wird zum Frontend übertragen und vom FPGA je nach
gewählter Einstellung A, C oder gar nicht gefiltert. A-
und C-Filter beschreiben genormte Filterkurven, die
den Frequenzgang des menschlichen Gehörs nachbilden.
Anschließend erfolgt die Weiterverarbeitung
des Signals im Applikationsprozessor, der unter anderem
die Berechnung des energieäquivalenten Mittelungspegels
nach DIN-EN-61672-1 [4] durchführt:
Die Zeitbewertung (Mittelungszeit T) bei der Berechnung
ist entsprechend den Vorgaben der Europä-
ischen Norm im Dialog einstellbar (Impuls, Fast,
Slow). Weiterhin berechnet werden die Lärmdosis sowie
der Maximalpegel. Alle errechneten Werte, sowie
optional auswählbar auch die Audiorohdaten, werden
auf einer SD-Speicherkarte abgelegt.
EINSATZFELDER
Alle gestellten Anforderungen an das Gerät (siehe
Abbildung 3) konnten erfolgreich umgesetzt werden.
Die mobile Laufzeit konnte mit über zehn Stunden
die geforderten acht Stunden sogar noch übertreffen.
Ebenso ist die aus Signalverarbeitungsaspekten
anspruchsvolle Aufzeichnung und Auswertung von
TOAE-Signalen problemlos möglich. Die fertigen
Funktionsmuster werden von der BGN an ausgewählten
Arbeitnehmern in Lärmbelastungsmessungen z.B.
in Produktionshallen evaluiert. Durch flexible Hochgeschwindigkeits-Digitalschnittstellen,
der langen mo-
bilen Laufzeit und der universellen Programmierbarkeit
eröffnen sich zudem viele weitere Einsatzfelder
des PMDs neben der Audiodosimetrie z.B. als Aufzeichnungsgerät
für Langzeit-EKGs mit gleichzeitiger
Signalauswertung oder als universeller Datenlogger.
Dipl.-Inf. Thomas Elste, Wissenschaftlicher Mitarbeiter,
System Design, thomas.elste@imms.de
Jahresbericht 2009 I Personalisiertes Miniaturisiertes Dosimeter