Làm thế nào để biến các tín hiệu siêu âm thành âm thanh mà tai người có thể nghe được?

Sóng siêu âm nằm ngoài dải tần số nghe được của con người. Để thực hiện đánh giá bằng âm thanh, SONAPHONE chuyển đổi các tín hiệu siêu âm thành dải tần số có thể nghe được. Có hai phương pháp được sử dụng cho mục đích này:

Phương pháp heterodyne

Phương pháp heterodyne chọn một dải tần số siêu âm hẹp và dịch chuyển nó vào dải tần số có thể nghe được. Dải tần số mong muốn có thể được chọn trên phổ tần số.

Phương pháp này đặc biệt phù hợp khi cần theo dõi một dải tần số cụ thể, ví dụ như trong quá trình phát hiện rò rỉ hoặc khi đánh giá tiếng ồn của ổ trục.

Phương pháp bộ mã hóa pha

Phương pháp phase vocoder nén một dải tần số siêu âm rộng hơn và chuyển nó sang dải tần số có thể nghe được. Điều này giúp giữ nguyên ấn tượng âm thanh của dải tần số rộng hơn thay vì chỉ tái tạo một phần hẹp.

Hai phương pháp này tạo ra những ấn tượng âm thanh khác nhau. Các tín hiệu đã chuyển đổi có thể được phát lại qua loa hoặc tai nghe và ghi lại để lưu trữ.

 

Câu trả lời chi tiết

Có thể sử dụng xử lý tín hiệu để chuyển đổi các dao động siêu âm thành tín hiệu thứ cấp “hỗn hợp xuống” trong dải tần số có thể nghe được.

Với phương pháp heterodyne, một dải tần số hẹp trong dải siêu âm được chọn, ví dụ tần số trung tâm 40 kHz ± 2 kHz, và được chuyển đổi sang dải tần số nghe được bằng cách sử dụng tần số chênh lệch. Phương pháp này được sử dụng trong các thiết bị kiểm tra analog truyền thống hoạt động trong dải tần số hẹp quanh 40 kHz.

Thiết bị SONAPHONE kỹ thuật số băng rộng tích hợp phương pháp này. Bằng cách dịch chuyển tần số trung tâm thông qua đường di chuyển trên phổ tần số trong dải băng rộng từ 20 đến 100 kHz, có thể chọn được tín hiệu âm thanh dải hẹp tương ứng.

Trong nhiều trường hợp, phương pháp heterodyne đã cho phép đánh giá định tính dựa trên âm thanh cảm nhận được, ví dụ như trong quá trình phát hiện rò rỉ hoặc đánh giá cơ bản các khuyết tật của ổ trục.

Trong hầu hết các trường hợp, tín hiệu siêu âm được phân bố trên một dải tần số rộng. Điều này có nghĩa là thông tin chứa trong tín hiệu âm thanh không thể được thu thập hoàn toàn trong một dải tần số hẹp.

Vì lý do này, SONAPHONE băng rộng cũng hỗ trợ chuyển đổi thành tín hiệu âm thanh bằng phương pháp phase vocoder. Với phương pháp này, toàn bộ dải tần số từ 20 đến 100 kHz được nén với hệ số 32. Mặc dù có một chút mất mát thông tin, tình huống âm thanh băng rộng ban đầu vẫn có thể được tái tạo, mang lại ấn tượng âm thanh về toàn bộ dải tần số siêu âm.

Hai phương pháp này tạo ra những ấn tượng âm thanh khác nhau. Tín hiệu có thể được theo dõi thông qua loa tích hợp hoặc tai nghe. Tần số lấy mẫu của tín hiệu âm thanh là 8 kHz.

Âm lượng của tín hiệu đã chuyển đổi thay đổi tương tự như cường độ của tín hiệu tần số cao ban đầu. Biến thiên theo thời gian của tín hiệu ban đầu cũng được giữ nguyên, cho phép phản ánh động lực của quá trình trong tín hiệu âm thanh.

SONAPHONE cũng ghi lại các tín hiệu âm thanh. Chúng được lưu trữ dưới định dạng WAV và do đó có thể được sử dụng cho các bước xử lý tiếp theo.