Акустические камеры: принцип работы и применение
В условиях промышленной эксплуатации акустические камеры становятся эффективным инструментом диагностики, позволяющим выявлять дефекты оборудования на ранних стадиях и повышать уровень промышленной безопасности.
Конструктивно акустическая камера объединяет три основных компонента:
1. Микрофонный массив (как правило, 100–120 MEMS-микрофонов, размещённых по определённой геометрии);
2. Видеокамеру;
3. Модуль обработки сигналов со специализированным программным обеспечением. В акустических камера Nuton Acoustics установлено программное обеспечение собственной разработки Аура ВИЗ.
Работа акустической камеры основана на методах пространственной обработки акустических сигналов и включает следующие этапы:
1. Регистрация звука
Микрофонный массив одновременно фиксирует звуковые волны от объекта. Из-за различного расстояния до источника сигнал поступает на каждый микрофон с временными задержками.
2. Анализ временных задержек
Программное обеспечение определяет разности времени прихода сигналов, что позволяет вычислить направление на источник звука.
С использованием алгоритмов формирования направленности строится распределение акустической энергии в пространстве и определяется точное положение источника звука.
Результаты отображаются в виде цветовой акустической карты, наложенной на видеопоток в реальном времени. Цветовая шкала отражает уровень звукового давления от минимального до максимального в поле видимости камеры в заданном диапазоне частот. Цвет максимального и минимального уровня звукового давления определяется выбранной палитрой (в акустических камера Nuton Acoustics можно выбрать из пяти видов). Например, в палитре «Радуга» красный – самый громкий источник звука, а синий – самый тихий.
5. Частотный анализ
Дополнительно выполняется анализ, позволяющий определить природу аномального звука:
– высокочастотные сигналы – утечки газа, в системах под давлением, вакуумные утечки и частичные разряды;
– низкочастотные – механические неисправности.
По функциональному принципу акустическая камера похожа на тепловизор. Однако, если тепловизор отображает температуру, акустическая камера визуализирует звук. Иными словами, вместо «горячих точек» она показывает «акустические аномалии», точно указывая на:
– утечки газа и сжатого воздуха;
– неисправные подшипники и механизмы;
– частичные электрические разряды;
– иные дефекты, не обнаруживаемые визуально.
Утечка газа из соединения
Дефект подшипника
Частичный разряд в кабельной перемычке 35 кВ
Дефект ролика конвейерной ленты
- Бесконтактная диагностика – без остановки и разборки оборудования
- Оперативность – мгновенная визуализация
- Высокая точность локализации источников шума
- Наглядность – интуитивно понятный интерфейс в ПО в режиме реального времени
- Универсальность применения – обусловлена тем, что практически любые физические процессы в оборудовании сопровождаются генерацией акустических волн. Механическое трение, турбулентные потоки, утечки газов, электрические разряды и вибрационные процессы неизбежно создают звуковые колебания в широком диапазоне частот (включая ультразвук). Это делает акустические камеры применимыми к широкому спектру задач
- Повышение безопасности – за счёт раннего выявления дефектов и предотвращения аварийных ситуаций на безопасном расстоянии