Comment rendre les signaux ultrasoniques audibles pour l'oreille humaine ?

Les ultrasons se situent au-delà de la gamme audible par l'oreille humaine. Afin de permettre une évaluation acoustique, le SONAPHONE convertit les signaux ultrasonores en une gamme de fréquences audibles. Deux méthodes sont disponibles à cette fin :

Méthode hétérodyne

La méthode hétérodyne sélectionne une plage de fréquences ultrasoniques étroite et la décale vers la gamme audible. La plage de fréquences souhaitée peut être sélectionnée dans le spectrogramme.

Cette méthode est particulièrement adaptée lorsqu'il est nécessaire de surveiller une gamme de fréquences spécifique, par exemple lors de la détection de fuites ou de l'évaluation du bruit des roulements.

Méthode du vocodeur de phase

La méthode du vocodeur de phase compresse une plage de fréquences ultrasoniques plus large et la transfère dans la gamme audible. Cela permet de préserver l’impression acoustique d’une plage de fréquences plus large au lieu de ne reproduire qu’une partie étroite de celle-ci.

Ces deux méthodes produisent des impressions acoustiques différentes. Les signaux convertis peuvent être restitués via un haut-parleur ou un casque et enregistrés à des fins de documentation.

 

Réponse détaillée

Le traitement du signal permet de convertir les vibrations ultrasonores en un signal secondaire « mixé vers le bas » dans la gamme de fréquences audibles.

Avec la méthode hétérodyne, une bande de fréquences étroite dans la gamme ultrasonique est sélectionnée, par exemple une fréquence centrale de 40 kHz ± 2 kHz, puis transformée dans la gamme audible à l’aide de fréquences différentielles. Cette méthode est utilisée dans les appareils de test analogiques traditionnels qui fonctionnent dans une bande étroite autour de 40 kHz.

Le SONAPHONE numérique à large bande intègre cette approche. En décalant la fréquence centrale à l’aide de la ligne mobile du spectrogramme sur toute la plage de large bande comprise entre 20 et 100 kHz, il est possible de sélectionner le signal audible à bande étroite correspondant.

Dans de nombreux cas, la méthode hétérodyne permet déjà une évaluation qualitative basée sur le son perçu, par exemple lors de la détection de fuites ou de l’évaluation de base des défauts de roulements.

Dans la plupart des cas, les signaux ultrasoniques sont répartis sur une large gamme de fréquences. Cela signifie que les informations contenues dans le signal acoustique ne peuvent pas être captées intégralement au sein d’une bande de fréquences étroite.

C’est pourquoi le SONAPHONE à large bande prend également en charge la conversion audible à l’aide de la méthode du vocodeur de phase. Avec cette méthode, l’ensemble de la gamme de fréquences comprise entre 20 et 100 kHz est compressé d’un facteur 32. Malgré une légère perte d’informations, la situation acoustique à large bande d’origine peut être reproduite, offrant ainsi une impression sonore de l’ensemble de la gamme de fréquences ultrasoniques.

Ces deux méthodes produisent des impressions acoustiques différentes. Le signal peut être écouté via le haut-parleur intégré ou un casque. La fréquence d’échantillonnage des signaux audibles est de 8 kHz.

Le volume du signal converti varie de manière similaire à l’intensité du signal haute fréquence d’origine. La variation temporelle du signal d’origine est également conservée, ce qui permet de refléter la dynamique du processus dans le signal audible.

Le SONAPHONE enregistre également les signaux audibles. Ceux-ci sont stockés au format WAV et peuvent donc être utilisés pour un traitement ultérieur.