Акустикалық камера: бұл не және қалай жұмыс істейді

Акустикалық камера — дыбыс көздерін тауып, оларды нақты уақыттағы бейне үстіне түсті карта түрінде көрсететін аспап. Оның ішінде ондаған MEMS-микрофондардан тұратын матрица, оптикалық камера және дыбыстың микрофондарға келу уақытының айырмашылығы бойынша оның қайдан шығатынын есептейтін бағдарлама бар. Осылайша ағулар, электр разрядтары және шулы механикалық түйіндер көрінеді.

Акустикалық камера неден тұрады

Crysound сипаттамасы бойынша акустикалық камера үш бөлікті біріктіреді:

1. Микрофондар матрицасы. Әдетте шеңбер, спираль немесе тор бойынша орналасқан 64-тен 200-ден астамға дейін MEMS-микрофон. Crysound 64 микрофонды бастапқы деңгейге, 128-ді кәсіби деңгейге жатқызады.
2. Оптикалық камера, ол көріністің бейнесін түсіреді.
3. Өңдеу бағдарламасы, ол дыбыс көздерінің картасын құрып, оны бейненің үстіне салады.

Мысал: SDT SonaVu-да 112 цифрлық MEMS-датчик бар, дискреттеу жиілігі секундына 96 000 есеп, кескін 5 дюймдік сенсорлы экранда секундына 25 кадр жиілікпен жаңарады. Crysound CRY2620-да 12 см матрицада 64 MEMS-микрофон, CRY2623-те 128 микрофон бар.

Камера көзді қалай табады: бимформинг

Көзден шыққан дыбыс матрицаның әр микрофонына сәл әртүрлі кідіріспен жетеді, өйткені оларға дейінгі қашықтық әртүрлі. Әрі қарай бағдарлама былай жұмыс істейді:

1. Көру аймағының әр нүктесі үшін сол нүктеден шыққан дыбыс әр микрофонға қандай кідіріспен жететінін есептейді.
2. Барлық арналардың сигналдарын осы кідірістерге жылжытып, қосады.
3. Егер нүктеде шынымен көз болса, сигналдар қосылып, қосынды үлкен болады. Басқа нүктелер үшін олар бірін-бірі ішінара сөндіреді.
4. Есептеуді кадрдың барлық нүктелері үшін қайталап, қарқындылық картасын алады және оны бейне үстіне түспен шығарады.

Бұл әдіс бимформинг (beamforming) деп аталады. Crysound нәтижені жылу бейнелегішпен салыстырады: экранда ыстық нүктелердің орнына қатты дыбысты нүктелер көрінеді.

Жиілік шекаралары матрицаның геометриясына байланысты. Төменгі жиілікті матрицаның жалпы диаметрі анықтайды: матрица неғұрлым үлкен болса, соғұрлым төмен жиіліктерді ажыратады. Жоғарғы жиілікті микрофондар арасындағы қадам анықтайды: қадам неғұрлым кіші болса, кеңістіктік қабаттасу пайда болмайтын жиілік соғұрлым жоғары болады.

Неліктен камера ультрадыбысты «тыңдайды»

SDT деректері бойынша ағулар, ішінара разрядтар және конденсат бұрғыштар турбуленттілік тудырады, ал турбуленттілік ауада таралатын ультрадыбыс шығарады.

Crysound деректері бойынша міндеттер үшін типтік жиілік диапазондары:

Міндет	Типтік диапазон
Сығылған ауаның ағуы	20–50 кГц
Ішінара разрядтар	20–100 кГц
Механикалық ақаулар	1–20 кГц

20 кГц-пен шектелген камера тек естілетін шуды талдауға жарайды. SonaVu-да таңдалған жиілік диапазоны бойынша сүзу және кескінді орташалау бар: оператор ізделетін көз дыбыс шығаратын жолақты бөліп алады.

Акустикалық камера қандай міндеттерді шешеді

Міндет	Оператор не көреді	Өндірушілердің деректері бойынша
Сығылған ауаның, газдардың, вакуумның ағуы	Құбырдағы, фитингтегі, клапандағы ағу нүктесін	Crysound CRY2620 және CRY2623 ағу шығынын және оның құнын бағалайды; SDT-де есептер мен ағу құнын бағалау InSights веб-қосымшасында жасалады
Газдың ұшпа шығарындылары	Жоғары қысымды аймақтардағы ағулар: құбырлар, ысырмалар	SDT мұны мұнай-газ объектілеріндегі қолданыс ретінде көрсетеді
Ішінара және тәждік разрядтар	КТҚ-дағы, трансформатордағы, әуе желісіндегі, кабельдегі разряд орнын	CRY2623 разрядтарды оқшаулайды, беттік, «қалқымалы» және тәждік разрядты ажыратады, нақты уақытта PRPD диаграммасын құрады
Конденсат бұрғыштар	Жұмыс істеп тұрған немесе ақаулы конденсат бұрғышты	SDT оларды ауадағы ультрадыбыс көздеріне жатқызады
Механика	Мойынтіректердің тозуы, редуктор шуы, тығыз жабылмайтын клапандар	Crysound бұл міндеттерді 1–20 кГц диапазонына жатқызады

Нақты міндеттер туралы толығырақ:

• айналып өту маршруты және ағуды іздеу тәртібі — «Өндірісте сығылған ауаның ағуын қалай табуға болады»;
• ішінара разрядтарды ультрадыбыстық бақылау — «КРУ мен қосалқы станциялардағы ішінара разрядтар»;
• қосалқы станциялардағы тәж — «Қосалқы станциядағы тәждік разряд».

SonaVu суреттер мен бейнелерді сақтайды, олар тексеру есебінде пайдаланылады.

Әдістің шектеулері

• Ажыратымдылық. Бимформингте ол толқын ұзындығымен және матрица өлшемімен шектелген. Бұрыштық ажыратымдылық жиілік пен қашықтыққа байланысты, ал жақын орналасқан көздерді үлкен матрица жақсырақ ажыратады.
• Қашықтық. Бимформинг алыс өріске, шамамен 1 м-ден бастап есептелген. Анықтау қашықтығы ағудың өлшеміне, фондық шуға, микрофондар санына және жиілік диапазонына байланысты. Crysound бағалауы бойынша диаметрі 1 мм сығылған ауа ағуын әдеттегі қол камерасы 10–30 м-ден көреді.
• Фондық ультрадыбыс. Шулы цехта көзді бөліп алу қиынырақ. SDT камераның сезімталдығын тексерілетін аймақтағы фон деңгейіне сәйкес баптауды ұсынады. Микрофон көп болса, шуды басу жақсырақ.
• Ашық алаңдар. Crysound бойынша далада жұмыс істеу үшін жел шуын басу және ауа райынан қорғалған орындалу керек.
• Жарылыс қаупі бар аймақтар. Сертификатталған нұсқа керек, мысалы SonaVu ATEX немесе CRY2624 ATEX.
• Түсіндіру. Камера дыбыс көзінің қайда екенін көрсетеді, бірақ ішінара разрядтарды және күрделі бейнелерді жіктеу оператордың дайындығын қажет етеді.

Сипаттамалар мысалы

Параметр	SDT SonaVu	Crysound CRY2620	Crysound CRY2623
Микрофондар	112 MEMS	64 MEMS	128 MEMS
Жиілік диапазоны	1–47,5 кГц	2–40 кГц	2–48 кГц
Қашықтық	0,3–50 м	0,5–70 м	0,3–120 м
Экран	5", 800 × 480	7", 1024 × 600	7", 1024 × 600
Массасы	1,2 кг	1,7 кг	1,7 кг

Сипаттамалар SDT мен Crysound ресми материалдары бойынша берілген. Міндет пен бюджетке қай камера сәйкес келетіні «SonaVu немесе Crysound: 2026 жылы қандай акустикалық камераны таңдау керек» мақаласында қарастырылған.

Қандай аспапты таңдау керек

• Бір аспаппен ағулар, электр және механика, InSights-та есептер — SDT SonaVu.
• PRPD және ағу құнын бағалау арқылы ағулар мен ішінара разрядтар — Crysound CRY2623.

KEG TRK Қазақстанда SonaVu және Crysound акустикалық камераларын жеткізеді. Бағасы сұраныс бойынша.

Дереккөздер

• 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).