Holografia akustyczna

Holografia akustyczna oparta o pomiary ciśnienia akustycznego zestawem mikrofonów zainstalowanych w matrycy jest metodą pomiarową rozwijaną przez naszą firmę od ponad 20 lat. Umożliwia sporządzenie barwnej mapy konturowej obrazującej rozmieszczenie źródeł dźwięku. Ponieważ każdy kanał pomiarowy związany z indywidualnym mikrofonem jest kalibrowany, pomiar dostarcza wiarygodnych wartości amplitud poziomu dźwięku. Mapa jest tylko zobrazowaniem graficznym wyników.

Poniżej został przedstawiony typowy układ pomiarowy oparty na analizatorze wielokanałowym PULSE i matrycy kołowej.

Holografia akustyczna

Nie istnieją uniwersalne matryce mikrofonowe które są w stanie obsłużyć wszystkie typy pola akustycznego oraz zakresy częstotliwości pomiarowych i dostarczyć wiarygodnych wyników pomiarów. W sprawie doboru matrycy proszę skontaktować się z naszymi przedstawicielami.

Dalsze informacje: dane techniczne

Przegląd metod pomiarowych holografii akustycznej

  • Metoda STSF (Spatial Transformation of Sound Fields)

Nazwa “Przestrzenna Transformacja Pól Dźwiękowych” (STSF)’ dobrze oddaje charakter tej techniki pomiarowej. W oparciu o skan w płaszczyźnie pomiarowej z użyciem regularnej matrycy mikrofonowej lub rzędu mikrofonów przemieszczanych z użyciem robota, blisko źródła dźwięku, pole akustyczne może być przeliczane na szereg równoległych płaszczyzn w zakresie pola bliskiego. Tak zmierzone pola akustyczne w wymiarze 2D mogą być „przeliczane” na inne powierzchnie umożliwiając pełny trójwymiarowy (3D) opis pola akustycznego. Metoda STSF pozwala na obliczanie dowolnego wskaźnika pola akustycznego jak ciśnienie akustyczne, natężenie dźwięku lub prędkość cząsteczki jako funkcji pozycji. Wykonując analizę  udziałów można zbadać jak zmiany w źródle dźwięku przekładają się na zmiany w polu dalekim.

  • Niestacjonarne pola akustyczne

Przez połączenie holografii akustycznej z obliczeniami quasi-stacjonarnymi lub obliczeniami stanów nieustalonych może zostać uzyskany dowolny wskaźnik pola akustycznego jak ciśnienie akustyczne, natężenie dźwięku lub prędkość cząsteczki jako funkcja pozycji i czasu. Wyniki są zwykle wyświetlane jako animowane mapy w celu zobrazowania jak określona wielkość zmienia się w funkcji czasu.

  • Zoptymalizowana statystycznie holografia akustyczna pola bliskiego (Statistically Optimised Near-field Acoustic Holography – SONAH)

Przestrzenne przetwarzanie FFT używane dla holografii akustycznej w polu bliskim (Near-field Acoustical Holography – NAH) czyni metodę wydajną obliczeniowo ale wprowadza szereg poważnych, przestrzenych efektów okienkowania o ile obszar pomiaru nie jest znacznie większy niż źródło. Metoda zoptymalizowana statystycznie (SONAH) wykonuje przeliczenia z płaszczyzny na płaszczyznę bezpośrednio w dziedzinie przestrzennej. W ten sposób unika się potrzeby przedstawienia w przestrzennej dziedzinie częstotliwości i uzupełniania zerami co znacznie redukuje przestrzenne efekty okienkowania.

  • Metoda źródła równoważnego (Equivalent Source Method – ESM)

Metda SONAH powinna być wybrana przy pomiarach w pobliżu powierzchni płaskich. Jednakże dla powierzchni zakrzywionych metoda źródła równoważnego daje precyzyjniejsze wyniki przy nieznacznie dłuższym czasie obliczeń. Gdy zostanie wybrany algorytm ESM wówczas można wybrać parametr wygładzania przestrzennego aby kontrolować odległość pomiędzy płaszczyzną obliczeń a powierzchnią źródeł równoważnych (które są umieszczone za powierzchnią docelową). ESM może być używane zarówno do powierzchni płaskich jak i zakrzywionych.

  • Holografia szerokopasmowa (Wideband Holography – WBH)

Metody holografii akustycznej jak SONAH i ESM są ograniczone do użycia z matrycami mikrofonowymi w których odległość między mikrofonami jest mniejsza niż uśredniona połowa długości fali. Dla danej matrycy to ograniczenie określa górną granicę zakresu częstotliwości pomiarowych. Aby rozszerzyć zakres mierzonych częstotliwości, dla wspomnianej wcześniej górnej częstotliwości granicznej, stosuje się matryce mikrofonowe o nieregularnej geometrii dla SONAH przy niskich częstotliwościach oraz do beamformingu. Utrudnieniem jest w tym przypadku konieczność użycia dwóch metod aby objąć pełen zakres częstotliwości: pomiar w niskich częstotliwościach w bliskiej odległości z SONAH i pomiar w wysokich częstotliwościach w większej odległości z metodą beamformingu. Opatentowana metoda holografii szerokopasmowej (WBH) może objąć połączone zakresy częstotliwości SONAH i beamformingu w oparciu o pojedynczy pomiar w pośredniej odległości.

Dalsze informacje

Szereg interesujących informacji o holografii akustycznej i innych technikach stosujących matryce mikrofonowe można znaleźć w naszych przeglądach technicznych Technical Reviews.