Come è possibile rendere udibili all'orecchio umano i segnali ultrasonici?

Gli ultrasuoni si trovano al di sopra della gamma uditiva umana. Per consentire la valutazione acustica, il SONAPHONE converte i segnali ultrasonici in una gamma di frequenze udibili. A tal fine sono disponibili due metodi:

Metodo eterodina

Il metodo eterodina seleziona una ristretta gamma di frequenze ultrasoniche e la sposta nella gamma udibile. La gamma di frequenze desiderata può essere selezionata nello spettrogramma.

Questo metodo è particolarmente indicato quando è necessario monitorare una gamma di frequenze specifica, ad esempio durante il rilevamento di perdite o nella valutazione del rumore dei cuscinetti.

Metodo del vocoder di fase

Il metodo del vocoder di fase comprime un intervallo di frequenze ultrasoniche più ampio e lo trasferisce nell’intervallo udibile. In questo modo si preserva l’impressione acustica di un intervallo di frequenze più ampio, anziché riprodurne solo una sezione ristretta.

I due metodi producono impressioni acustiche diverse. I segnali convertiti possono essere riprodotti tramite altoparlante o cuffie e registrati a scopo di documentazione.

 

Risposta dettagliata

L’elaborazione del segnale può essere utilizzata per convertire le vibrazioni ultrasoniche in un segnale secondario “down-mixed” all’interno della gamma di frequenze udibili.

Con il metodo eterodina, viene selezionata una banda di frequenza stretta nella gamma ultrasonica, ad esempio una frequenza centrale di 40 kHz ± 2 kHz, e trasformata nella gamma udibile utilizzando frequenze differenziali. Questo metodo è utilizzato nei tradizionali dispositivi di prova analogici che operano all’interno di una banda stretta intorno ai 40 kHz.

Il SONAPHONE digitale a banda larga incorpora questo approccio. Spostando la frequenza centrale utilizzando la linea mobile nello spettrogramma lungo l’intervallo a banda larga da 20 a 100 kHz, è possibile selezionare il corrispondente segnale udibile a banda stretta.

In molti casi, il metodo eterodina consente già una valutazione qualitativa basata sul suono percepito, ad esempio durante il rilevamento di perdite o la valutazione di base dei difetti dei cuscinetti.

Nella maggior parte dei casi, i segnali ultrasonici sono distribuiti su un’ampia gamma di frequenze. Ciò significa che le informazioni contenute nel segnale acustico non possono essere catturate completamente all’interno di una banda di frequenza stretta.

Per questo motivo, il SONAPHONE a banda larga supporta anche la conversione udibile tramite il metodo del vocoder di fase. Con questo metodo, l’intera gamma di frequenze da 20 a 100 kHz viene compressa di un fattore 32. Nonostante una lieve perdita di informazioni, è possibile riprodurre la situazione acustica a banda larga originale, fornendo un’impressione uditiva dell’intera gamma di frequenze ultrasoniche.

I due metodi producono impressioni acustiche diverse. Il segnale può essere monitorato tramite l’altoparlante integrato o le cuffie. La frequenza di campionamento dei segnali udibili è di 8 kHz.

Il volume del segnale convertito varia in modo analogo all’intensità del segnale ad alta frequenza originale. Viene mantenuta anche la variazione temporale del segnale originale, consentendo alla dinamica del processo di riflettersi nel segnale udibile.

Il SONAPHONE registra anche i segnali udibili. Questi vengono memorizzati in formato WAV e possono quindi essere utilizzati per un’ulteriore elaborazione.