¿Cómo se pueden hacer audibles para el oído humano las señales ultrasónicas?

Los ultrasonidos se sitúan por encima del rango auditivo humano. Para permitir la evaluación acústica, el SONAPHONE convierte las señales ultrasónicas en un rango de frecuencias audibles. Para ello, existen dos métodos:

Método heterodino

El método heterodino selecciona un rango de frecuencias ultrasónicas estrecho y lo desplaza al rango audible. El rango de frecuencias deseado puede seleccionarse en el espectrograma.

Este método resulta especialmente adecuado cuando es necesario monitorizar un rango de frecuencias específico, por ejemplo, durante la detección de fugas o al evaluar el ruido de los rodamientos.

Método del vocoder de fase

El método del vocoder de fase comprime un rango de frecuencias ultrasónicas más amplio y lo traslada al rango audible. De este modo se conserva la impresión acústica de un rango de frecuencias más amplio, en lugar de reproducir únicamente una sección estrecha.

Los dos métodos producen impresiones acústicas diferentes. Las señales convertidas pueden reproducirse a través de un altavoz o unos auriculares y grabarse para su documentación.

 

Respuesta detallada

El procesamiento de señales permite convertir las vibraciones ultrasónicas en una señal secundaria «mezclada hacia abajo» dentro del rango de frecuencias audibles.

Con el método heterodino, se selecciona una banda de frecuencia estrecha en el rango ultrasónico —por ejemplo, una frecuencia central de 40 kHz ± 2 kHz— y se transforma al rango audible utilizando frecuencias diferenciales. Este método se utiliza en los dispositivos de ensayo analógicos tradicionales que operan dentro de una banda estrecha en torno a los 40 kHz.

El SONAPHONE digital de banda ancha incorpora este enfoque. Al desplazar la frecuencia central utilizando la línea móvil del espectrograma a lo largo del rango de banda ancha de 20 a 100 kHz, se puede seleccionar la señal audible de banda estrecha correspondiente.

En muchos casos, el método heterodino ya permite una evaluación cualitativa basada en el sonido percibido, por ejemplo, durante la detección de fugas o la evaluación básica de defectos en los cojinetes.

En la mayoría de los casos, las señales ultrasónicas se distribuyen a lo largo de un amplio rango de frecuencias. Esto significa que la información contenida en la señal acústica no puede captarse por completo dentro de una banda de frecuencia estrecha.

Por este motivo, el SONAPHONE de banda ancha también admite la conversión audible mediante el método del vocoder de fase. Con este método, todo el rango de frecuencias de 20 a 100 kHz se comprime en un factor de 32. A pesar de una pequeña pérdida de información, se puede reproducir la situación acústica original de banda ancha, lo que proporciona una impresión audible de todo el rango de frecuencias ultrasónicas.

Los dos métodos producen impresiones acústicas diferentes. La señal se puede escuchar a través del altavoz integrado o de unos auriculares. La frecuencia de muestreo de las señales audibles es de 8 kHz.

El volumen de la señal convertida varía de forma similar a la intensidad de la señal original de alta frecuencia. También se conserva la variación temporal de la señal original, lo que permite que la dinámica del proceso se refleje en la señal audible.

El SONAPHONE también graba las señales audibles. Estas se almacenan en formato WAV y, por lo tanto, pueden utilizarse para su posterior procesamiento.