W jaki sposób można sprawić, by sygnały ultradźwiękowe stały się słyszalne dla ludzkiego ucha?

Ultradźwięki wykraczają poza zakres słyszalności ludzkiego ucha. Aby umożliwić ocenę akustyczną, SONAPHONE przekształca sygnały ultradźwiękowe na sygnały w zakresie częstotliwości słyszalnych. W tym celu dostępne są dwie metody:

Metoda heterodynowa

Metoda heterodynowa polega na wybraniu wąskiego zakresu częstotliwości ultradźwiękowych i przesunięciu go do zakresu słyszalnego. Żądany zakres częstotliwości można wybrać na spektrogramie.

Metoda ta sprawdza się szczególnie dobrze, gdy konieczne jest monitorowanie określonego zakresu częstotliwości, na przykład podczas wykrywania wycieków lub oceny hałasu łożysk.

Metoda kodera fazowego

Metoda fazowego kodera głosowego kompresuje szerszy zakres częstotliwości ultradźwiękowych i przenosi go do zakresu słyszalnego. Pozwala to zachować wrażenie akustyczne szerszego zakresu częstotliwości, zamiast odtwarzać jedynie wąski fragment.

Obie metody dają różne wrażenia akustyczne. Przekształcone sygnały można odtwarzać przez głośnik lub słuchawki oraz nagrywać w celu dokumentacji.

 

Szczegółowa odpowiedź

Przetwarzanie sygnału pozwala przekształcić drgania ultradźwiękowe w wtórny, „zmiksowany w dół” sygnał w zakresie częstotliwości słyszalnych.

W metodzie heterodynowej wybiera się wąskie pasmo częstotliwości w zakresie ultradźwiękowym, na przykład częstotliwość środkową 40 kHz ± 2 kHz, i przekształca się je do zakresu słyszalnego za pomocą częstotliwości różnicowych. Metoda ta jest stosowana w tradycyjnych analogowych urządzeniach testujących, które działają w wąskim paśmie wokół 40 kHz.

Szerokopasmowe cyfrowe urządzenie SONAPHONE wykorzystuje to podejście. Przesuwając częstotliwość środkową za pomocą ruchomej linii na spektrogramie w zakresie szerokopasmowym od 20 do 100 kHz, można wybrać odpowiedni wąskopasmowy sygnał słyszalny.

W wielu przypadkach metoda heterodynowa pozwala już na przeprowadzenie oceny jakościowej na podstawie postrzeganego dźwięku, na przykład podczas wykrywania nieszczelności lub podstawowej oceny uszkodzeń łożysk.

W większości przypadków sygnały ultradźwiękowe rozkładają się w szerokim paśmie częstotliwości. Oznacza to, że informacji zawartej w sygnale akustycznym nie da się w pełni uchwycić w wąskim paśmie częstotliwości.

Z tego powodu szerokopasmowy SONAPHONE obsługuje również konwersję na sygnał słyszalny przy użyciu metody kodera fazowego. Dzięki tej metodzie cały zakres częstotliwości od 20 do 100 kHz jest kompresowany 32-krotnie. Pomimo niewielkiej utraty informacji można odtworzyć pierwotną sytuację akustyczną o szerokim paśmie, zapewniając wrażenie dźwiękowe całego zakresu częstotliwości ultradźwiękowych.

Obie metody dają różne wrażenia akustyczne. Sygnał można monitorować za pomocą wbudowanego głośnika lub słuchawek. Częstotliwość próbkowania sygnałów słyszalnych wynosi 8 kHz.

Głośność przekształconego sygnału zmienia się w sposób podobny do intensywności oryginalnego sygnału o wysokiej częstotliwości. Zachowane zostają również zmiany czasowe sygnału źródłowego, co pozwala odzwierciedlić dynamikę procesu w sygnale słyszalnym.

SONAPHONE rejestruje również sygnały słyszalne. Są one zapisywane w formacie WAV, dzięki czemu można je wykorzystać do dalszego przetwarzania.