Kamera akustyczna ACOUSTICAM składa się z oprogramowania, dostarczonego przez Akustikforschung wraz z systemem pomiarowym MSX16 oraz systemem mikrofonów.

Częstym problemem, zwłaszcza w badaniach akustycznych złożonych obiektów, jest precyzyjna lokalizacja źródeł dźwięku. Tradycyjne pomiary z wykorzystaniem jednego lub niewielkiej liczby mikrofonów często prowadzą do niezadowalających wyników. Metody, wykorzystywane w ACOUSTICAM, stanowią rozwiązanie tego problemu. Jednoczesny pomiar z dużą liczbą mikrofonów pozwala na szybką lokalizację i separację źródeł dźwięku.

Zasada działania ACOUSTICAM oparta jest na synchronicznym przetwarzaniu poziomu ciśnienia akustycznego z poszczególnych mikrofonów. Algorytm matematyczny lokalizuje położenie źródła dźwięku na bazie różnic czasu dotarcia fali akustycznej do poszczególnych mikrofonów.
System mikrofonów może wykonywać zdjęcia każdego planu akustycznego, znajdującego się przed nim, rejestrując różnice amplitudy i fazy. W ten sposób obraz rozkładu ciśnienia akustycznego na jednej płaszczyźnie uzyskuje się bez mechanicznego ruchu systemu.

Separacja źródeł dźwięku w zakresie częstotliwości i pozycji zależy od wybranej geometrii mikrofonu. Każde zdarzenie akustyczne może być zreprodukowane jako kolorowy, dwuwymiarowy obraz dystrybucji mocy akustycznej. W celu lepszej wizualizacji zdarzenia akustycznego, obraz dystrybucji nałożony jest na zdjęcie badanego obiektu.

_

Typowe zastosowania ACOUSTICAM

• lokalizacja i separacja źródeł dźwięku w celu zmniejszenia emisji hałasu pojazdów, maszyn, sprzętu agd i elektronarzędzi
• analiza modeli, złożonych struktur wibrujących, miejsc hałaśliwych jako podstawa do konstrukcji akustycznej

Jako sprzęt do akwizycji danych, wykorzystywane są dwie jednostki MSX 16, kontrolowane przez komputer klasy PC. W przypadkach, gdy konieczna jest poprawa lokalizacji i rozdzielczości widma częstotliwości, sprzęt może być rozbudowany do 64 kanałów pomiarowych. W przeciwieństwie do innych rozwiązań, dostępnych na rynku, nasze rozwiązanie ma następujące zalety:

• sprzęt do gromadzenia i przetwarzania danych może być również wykorzystany do innych zadań pomiarowych
• system umożliwia ciągłą rejestrację danych na dysku twardym na liczbie kanałów od 32 wzwyż, trwającą ponad 8 godzin
• cały sprzęt pomiarowy może być niezależnie zasilany bateriami
• system pomiarowy współpracuje z różnymi systemami mikrofonowymi, w zależności od potrzeb
• nasze rozwiązanie charakteryzuje się wysoką dokładnością pomiarów za relatywnie niską cenę

Kształtowanie wiązki ortogonalnej

Ten nowy algorytm ACOUSTICAM opiera się na dekompozycji lokalizacji, co skutkuje powstaniem nieskorelowanych, czyli niezależnych źródeł dźwięku. Są one oparte na różnych mechanizmach, które mogą prowadzić do bardzo różnych poziomów głośności źródła dźwięku. Formowanie wiązki ortogonalnej prowadzi do obrazów odseparowanych od poszczególnych źródeł dźwięku, które umożliwiają oddzielne lokalizowanie nie tylko głównych źródeł dźwięku o wysokim poziomie ciśnienia akustycznego, ale również źródeł dźwięku maskowanych, o małym poziomie ciśnienia akustycznego, bez konieczności wykonywania kilku pomiarów, lub używania bardziej rozbudowanego systemu pomiarowego. Metoda ta zwiększa stosunek sygnału do szumu do wartości większej, niż 25 dB, co jest wyraźną poprawą w porównaniu do stosunku S/N 10 ... 15 dB, jaki można osiągnąć, stosując powszechnie używane metody.

Analiza źródła

System pomiarowy ACOUSTICAM jest w stanie analizować pojedyncze źródło dźwięku poprzez określenie źródła dźwięku o typowym widmie ciśnienia akustycznego. Nawet w niekorzystnych warunkach akustycznych (np. w tunelu), istniejące źródła dźwięku są lokalizowane w wiarygodny sposób. Nie jest konieczne wykorzystywanie zaadoptowanego akustycznie pomieszczenia (np. komory bezechowej).

Układ graniczny w systemie mikrofonowym

Korzystanie z tzw. układu granicznego powoduje, że mikrofony tłumią dźwięki propagujące poza obszarem, na który skoncentrowany jest system mikrofonowy. Z tego powodu nie ma potrzeby wykonywania pomiarów w specjalnie zaadoptowanych akustycznie pomieszczeniach. Co więcej, pomiary mogą być wykonywane w środowiskach o różnej geometrii przestrzeni.

Układ pierścienia

Znacznie lżejszy układ pierścienia (w porównaniu z układem granicznym) składa się z 32 mikrofonów, znajdujących się na metalowym pierścieniu, który może być zamontowany na statywie. Wykorzystywane są standardowe mikrofony pomiarowe z zasilaniem ICP i złączami BNC. Są one łatwe w montażu i mogą być używane do innych zadań pomiarowych. Łatwe pozycjonowanie jest możliwe za pomocą obrotowego statywu z głowicą.

Kąt szczeliny

Jak w systemach optycznych, zwiększanie kąta zawartego między położeniem obiektu a osią obiektywu powoduje zakłócenia odwzorowania obiektu. W akustyce, w polu dalekim te zakłócenia mogą być zlekceważone do kąta, zawartego między osią symetrii systemu mikrofonowego, a położeniem obiektu, nie większego, niż 30°. Im większe są wymiary badanego obiektu, tym większa musi być odległość między systemem mikrofonowym a obiektem.
System pomiarowy ACOUSTICAM opiera się na algorytmie kształtowania wiązki bliskiego pola. Algorytm ten umożliwia badanie obiektów akustycznych, znajdujących się na niewielkiej odległości od systemu mikrofonowego, ponieważ zalecany maksymalny kąt szczeliny zwiększa się wraz ze zmniejszaniem odległości od badanego obiektu. Natomiast minimalna zalecana odległość obiektu od systemu musi wynosić ok. 25 cm. Mniejsze obiekty mogą być umieszczane w pobliżu systemu mikrofonowego, natomiast większe obiekty wymagają większej odległości, w celu uzyskania optymalnego obrazu. Co do wymiarów badanego obiektu, praktycznie nie ma ograniczeń.

Rozdzielczość przestrzenna

W zależności od zastosowanego systemu mikrofonowego, można otrzymać różne rozdzielczości. Oprócz geometrycznego rozmieszczenia mikrofonów, rozdzielczość przestrzenna jest zdeterminowana przez charakterystykę częstotliwościową i odległość obiektu. Rozdzielczość wzrasta wraz ze wzrostem częstotliwości, czyli ze spadkiem długości fali.

Funkcje pomiarowe

• rozkład ciśnienia akustycznego w postaci kolorowej mapy nałożonej na zdjęcie
• dane czasowe wyzwalania na wszystkich kanałach
• funkcje transmitancji między wszystkimi kanałami
• podsłuch pomiaru w pojedynczym punkcie na obrazie

Dane techniczne (dla systemu pierścieniowego 32 – mikrofonowego)