Акустическая камера: что это и как работает

Акустическая камера — прибор, который находит источники звука и показывает их цветной картой поверх видеоизображения в реальном времени. Внутри у неё матрица из десятков MEMS-микрофонов, оптическая камера и программа, которая по разнице во времени прихода звука на микрофоны вычисляет, откуда он идёт. Так видно утечки, электрические разряды и шумные механические узлы.

Из чего состоит акустическая камера

По описанию Crysound, акустическая камера объединяет три части:

1. Матрица микрофонов. Обычно от 64 до 200 с лишним MEMS-микрофонов, расположенных по кругу, спирали или сетке. Crysound относит 64 микрофона к начальному уровню, 128 — к профессиональному.
2. Оптическая камера, которая снимает видео сцены.
3. Программа обработки, которая строит карту источников звука и накладывает её на видео.

Пример: в SDT SonaVu стоят 112 цифровых MEMS-датчиков, частота дискретизации 96 000 отсчётов в секунду, изображение обновляется 25 кадров в секунду на 5-дюймовом сенсорном экране. В Crysound CRY2620 — 64 MEMS-микрофона в матрице 12 см, в CRY2623 — 128.

Как камера находит источник: бимформинг

Звук от источника приходит на каждый микрофон матрицы с немного разной задержкой, потому что расстояния до них разные. Дальше программа работает так:

1. Для каждой точки поля зрения рассчитывает, с какими задержками звук из этой точки пришёл бы на каждый микрофон.
2. Сдвигает сигналы всех каналов на эти задержки и суммирует.
3. Если в точке действительно есть источник, сигналы складываются и сумма большая. Для остальных точек они частично гасят друг друга.
4. Повторяет расчёт для всех точек кадра и получает карту интенсивности, которую выводит цветом поверх видео.

Этот метод называется бимформингом (beamforming). Crysound сравнивает результат с тепловизором: вместо горячих точек на экране видны громкие.

От геометрии матрицы зависят частотные границы. Нижнюю частоту определяет общий диаметр матрицы: чем больше матрица, тем ниже частоты она различает. Верхнюю — шаг между микрофонами: чем он меньше, тем выше частота, на которой ещё нет пространственного наложения.

Почему камера «слушает» ультразвук

По данным SDT, утечки, частичные разряды и конденсатоотводчики создают турбулентность, а турбулентность порождает ультразвук, распространяющийся в воздухе.

Типовые диапазоны частот по задачам, по данным Crysound:

Задача	Типовой диапазон
Утечки сжатого воздуха	20–50 кГц
Частичные разряды	20–100 кГц
Механические неисправности	1–20 кГц

Камера, ограниченная 20 кГц, подходит только для анализа слышимого шума. В SonaVu есть фильтрация по выбранному частотному диапазону и усреднение изображения: оператор выделяет полосу, в которой звучит искомый источник.

Какие задачи решает акустическая камера

Задача	Что видит оператор	По данным производителей
Утечки сжатого воздуха, газов, вакуума	Точку утечки на трубопроводе, фитинге, клапане	Crysound CRY2620 и CRY2623 оценивают расход утечки и её стоимость; у SDT отчёты и оценка стоимости утечек делаются в веб-приложении InSights
Летучие выбросы газа	Утечки из зон высокого давления: трубы, задвижки	SDT указывает применение на объектах нефтегаза
Частичные и коронные разряды	Место разряда на КРУ, трансформаторе, воздушной линии, кабеле	CRY2623 локализует разряды, различает поверхностный, «плавающий» и коронный разряд, строит PRPD-диаграмму в реальном времени
Конденсатоотводчики	Работающий или неисправный конденсатоотводчик	SDT относит их к источникам воздушного ультразвука
Механика	Износ подшипников, шум редукторов, негерметичные клапаны	Crysound относит эти задачи к диапазону 1–20 кГц

Подробнее о конкретных задачах:

• маршрут обхода и порядок поиска утечек — «Как найти утечку сжатого воздуха»;
• ультразвуковой контроль частичных разрядов — «Частичные разряды в КРУ и подстанциях»;
• корона на подстанциях — «Коронный разряд на подстанции».

SonaVu сохраняет снимки и видео, их используют в отчёте по обследованию.

Ограничения метода

• Разрешение. У бимформинга оно ограничено длиной волны и размером матрицы. Угловое разрешение зависит от частоты и расстояния, а близко расположенные источники лучше разделяет большая матрица.
• Дистанция. Бимформинг рассчитан на дальнее поле, примерно от 1 м. Дальность обнаружения зависит от размера утечки, фонового шума, числа микрофонов и частотного диапазона. По оценке Crysound, утечку сжатого воздуха диаметром 1 мм типичная ручная камера видит с 10–30 м.
• Фоновый ультразвук. В шумном цехе источник сложнее выделить. SDT рекомендует выставлять чувствительность камеры под уровень фона в обследуемой зоне. Больше микрофонов — лучше подавление шума.
• Открытые площадки. Для работы на улице, по Crysound, нужны подавление шума ветра и защищённое от погоды исполнение.
• Взрывоопасные зоны. Нужна сертифицированная версия, например SonaVu ATEX или CRY2624 ATEX.
• Интерпретация. Камера показывает, где источник звука, но классификация частичных разрядов и сложных картин требует подготовки оператора.

Пример характеристик

Параметр	SDT SonaVu	Crysound CRY2620	Crysound CRY2623
Микрофоны	112 MEMS	64 MEMS	128 MEMS
Частотный диапазон	1–47,5 кГц	2–40 кГц	2–48 кГц
Дистанция	0,3–50 м	0,5–70 м	0,3–120 м
Экран	5", 800 × 480	7", 1024 × 600	7", 1024 × 600
Масса	1,2 кг	1,7 кг	1,7 кг

Характеристики приведены по официальным материалам SDT и Crysound. Какую камеру выбрать под задачу и бюджет, разобрано в статье «SonaVu или Crysound: какую акустическую камеру выбрать в 2026 году».

Какой прибор выбрать

• Утечки, электрика и механика с одним прибором, отчёты в InSights — SDT SonaVu.
• Утечки и частичные разряды с PRPD и оценкой стоимости утечек — Crysound CRY2623.

KEG TRK поставляет акустические камеры SonaVu и Crysound в Казахстане. Цена по запросу.

Источники

• Crysound. Acoustic Camera: How It Works, Types & Applications.
• Crysound. CRY2620 64-Mic Industrial Acoustic Imaging Camera.
• Crysound. CRY2623 128-Mic Industrial Acoustic Imaging Camera.
• SDT Ultrasound Solutions. SonaVu Acoustic Imaging Camera.
• SDT Ultrasound Solutions. SonaVu Brochure (PDF).