Hur kan ultraljudssignaler göras hörbara för det mänskliga örat?

Ultraljud ligger utanför det mänskliga hörselområdet. För att möjliggöra en akustisk utvärdering omvandlar SONAPHONE ultraljudssignalerna till ett hörbart frekvensområde. Två metoder finns tillgängliga för detta ändamål:

Heterodynmetoden

Heterodynmetoden väljer ut ett smalt ultraljudsfrekvensområde och förskjuter det till det hörbara området. Det önskade frekvensområdet kan väljas i spektrogrammet.

Denna metod är särskilt lämplig när ett specifikt frekvensområde behöver övervakas, till exempel vid läckagedetektering eller vid utvärdering av lagerljud.

Fasvocodermetoden

Fasvocodermetoden komprimerar ett bredare ultraljudsfrekvensområde och överför det till det hörbara området. Detta bevarar det akustiska intrycket av ett bredare frekvensområde istället för att endast återge en smal del.

De två metoderna ger olika akustiska intryck. De omvandlade signalerna kan spelas upp via högtalare eller hörlurar och spelas in för dokumentation.

 

Detaljerat svar

Signalbehandling kan användas för att omvandla ultraljudsvibrationer till en sekundär ”nedblandad” signal inom det hörbara frekvensområdet.

Med heterodynmetoden väljs ett smalt frekvensband inom ultraljudsområdet, till exempel en mittfrekvens på 40 kHz ± 2 kHz, och omvandlas till det hörbara området med hjälp av differensfrekvenser. Denna metod används i traditionella analoga testapparater som arbetar inom ett smalt band runt 40 kHz.

Den bredbandiga digitala SONAPHONE använder sig av denna metod. Genom att flytta mittfrekvensen med hjälp av den rörliga linjen i spektrogrammet över bredbandsområdet från 20 till 100 kHz kan motsvarande smalbandig hörbar signal väljas.

I många fall möjliggör heterodynmetoden redan en kvalitativ bedömning baserad på det upplevda ljudet, till exempel vid läckagedetektering eller grundläggande utvärdering av lagerfel.

I de flesta fall fördelas ultraljudssignalerna över ett brett frekvensområde. Detta innebär att informationen i den akustiska signalen inte kan fångas upp fullständigt inom ett smalt frekvensband.

Av denna anledning stöder bredbands-SONAPHONE även hörbar omvandling med hjälp av fasvocoder-metoden. Med denna metod komprimeras hela frekvensområdet från 20 till 100 kHz med en faktor 32. Trots en liten informationsförlust kan den ursprungliga bredbandiga akustiska situationen återges, vilket ger ett hörbart intryck av hela ultraljudsfrekvensområdet.

De två metoderna ger olika akustiska intryck. Signalen kan avlyssnas via den inbyggda högtalaren eller hörlurar. Samplingsfrekvensen för de hörbara signalerna är 8 kHz.

Volymen på den konverterade signalen förändras på ett sätt som liknar intensiteten hos den ursprungliga högfrekvenssignalen. Den tidsmässiga variationen hos den ursprungliga signalen bevaras också, vilket gör att processens dynamik återspeglas i den hörbara signalen.

SONAPHONE spelar även in de hörbara signalerna. De lagras i WAV-format och kan därför användas för vidare bearbetning.