Qu’est-ce que la formation de faisceau et comment les caméras d’imagerie acoustiques la manipulent-elles de façon hors pair?
La formation de faisceau est une technique généralement utilisée dans le traitement du signal et utilisée par les caméras acoustiques pour discerner des sources sonores spécifiques, telles que les fuites d’air comprimé et les décharges partielles (DP). Néanmoins, l’efficacité de cette méthode dépend de divers facteurs et tous les fabricants de caméras ne l’utilisent pas avec le même niveau de maîtrise. Dans cet article, nous vous présentons un aperçu de la façon dont les appareils les plus avancés tirent parti de la formation de faisceau pour l’obtention de résultats optimaux.
Formation de faisceau en un coup d’œil
Le principe fondamental de la formation de faisceau est axé sur l’énergie des ondes, qui peut être mécanique (ondes d’eau) ou électromagnétique (ondes sonores circulant dans l’air). La technique consiste à transmettre des ondes avec un signal spécifique et à les diriger vers un récepteur, plutôt que de laisser le signal se propager dans toutes les directions. Malgré sa simplicité, la formation de faisceaux n’est pas un nouveau concept. Il a été initialement utilisé par les troupes françaises pendant la Première Guerre mondiale pour développer un appareil d’écoute qui détectait l’approche d’un aéronef. Plus tard, la formation de faisceau a été raffinée pour que les antennes radio puissent concentrer leurs signaux dans une direction et améliorer leur force par rapport aux autres sons.
Les caméras acoustiques utilisent la technique en l’inversant; elles renforcent les signaux sonores qui arrivent dans la direction souhaitée et minimisent les sons provenant d’autres directions, souvent considérés comme des bruits de fond. Cette technique est connue sous le nom de formation de faisceau et elle est utilisée pour traiter les données du réseau de microphones afin de générer des représentations visuelles de la distribution de la force de la source acoustique. Robert Dougherty, dans son document de conférence de 2008 intitulé « Qu’est-ce que la formation de faisceau? », définit la formation de faisceau aéroacoustique comme cette méthode de traitement.
La localisation des sources sonores à l’aide d’une caméra acoustique est basée sur le principe selon lequel les ondes sonores ou les signaux atteignent différents microphones dans le réseau de la caméra à des moments légèrement différents. Lorsque la source sonore reste stationnaire, elle émane toujours d’un angle spécifique par rapport à la caméra, ce qui fait que le signal atteint certains microphones avant d’autres. Les microphones restants du réseau reçoivent une version retardée du signal sonore. En additionnant ces délais, il devient possible de calculer et de déterminer avec précision l’emplacement précis de la source sonore.
En améliorant la robustesse du bruit du microphone, la formation de faisceau permet aux caméras acoustiques de détecter même les sons faibles dans les environnements bruyants, comme la détection de petites fuites dans les usines de papier et de pâte à papier. De plus, la formation de faisceau dans les caméras acoustiques permet la localisation précise des sources sonores sur de grandes distances et de grandes surfaces.
L’optimisation de l’appareil photo maximise les résultats de formation de faisceau
L’optimisation de la performance d’une caméra acoustique implique plusieurs facteurs clés, tels que la détermination du nombre et de l’emplacement appropriés des microphones dans le réseau et la conception de sa géométrie. La puissance informatique de l’appareil est également un facteur essentiel pour obtenir des résultats précis de formation de faisceau. Les caméras d’imagerie acoustique de FLIR tirent parti de techniques d’optimisation avancées pour utiliser pleinement la formation de faisceau, ce qui se traduit par trois avantages importants par rapport aux autres fabricants de caméras :
- Moins de sources fantômes : les sources fantômes sont des sources sonores que les caméras acoustiques utilisant la technique de formation de faisceau peuvent montrer, mais qui n’existent pas. Plus un appareil photo est optimisé, moins il y a de chances de trouver des sources fantômes.
- Meilleure résolution de la carte thermique : la caméra acoustique localise les sources de son plus précisément et peut mieux calculer le niveau de pression sonore.
- Sensibilité accrue : la caméra détecte des sources sonores plus faibles dans les environnements bruyants comme les petites fuites ou les faibles décharges partielles.
Comment les analyses améliorent-elles le processus?
Une fois qu’une caméra acoustique a efficacement mis en œuvre la technique de formation de faisceau et identifié avec précision les sources sonores, la mise au point passe à ses capacités analytiques. Les caméras d’imagerie acoustique de FLIR utilisent des analyses pour éliminer les sources sonores inutiles et fournir des données précieuses sur les sons détectés. Dans le contexte de l’identification des fuites d’air comprimé, connaître la taille de la fuite et estimer ses coûts sont des facteurs cruciaux pour déterminer le plan d’entretien le plus approprié, par exemple si la réparation de la fuite est rentable.
Les caméras d’imagerie acoustique de FLIR utilisent des analyses pour afficher un modèle de décharge partielle résolue en phase (DPRP), illustrant l’activité de décharge partielle pendant la détection de décharge partielle. Bien que certains puissent identifier le type de décharge partielle en fonction de ce schéma, seuls quelques-uns comprennent les conséquences de chaque type de DP. Pour résoudre ce problème, les caméras d’imagerie acoustique de FLIR offrent un logiciel infonuagique de visualisation de caméra acoustique qui les accompagne pour catégoriser automatiquement le type de décharge partielle, évaluer sa gravité en fonction de son emplacement et de sa force, et suggérer des solutions appropriées pour le résoudre.