Fonctionnement de l’imagerie acoustique : de l’acquisition du son à la visualisation

Avec le développement de la technologie et de l'industrie, la technologie acoustique est devenue de plus en plus mature et est aujourd'hui largement utilisée dans des domaines allant de l'électronique grand public à l'aérospatiale, et des établissements de santé à la recherche scientifique. Dans divers scénarios d'inspection industrielle, de maintenance des équipements et de diagnostic de pannes, l'imagerie acoustique est devenue un outil rapide et pratique. Elle peut transformer des ondes sonores difficiles à détecter pour l'oreille humaine en images intuitives, aidant les techniciens à localiser rapidement les problèmes.

Les produits d'imagerie acoustique de CRYSOUND sont conçus pour la détection de décharges partielles, la détection de fuites de gaz, la détection de défaillances mécaniques, et plus encore, et sont largement adoptés dans plus d'une dizaine de secteurs, tels que la distribution d'énergie, l'automobile et les composites.

Alors, comment les systèmes d'imagerie acoustique fonctionnent‑ils exactement ? Cet article de blog expliquera, de manière simple et facile à comprendre, le flux de travail complet d'un système d'imagerie acoustique — de l'acquisition des ondes sonores à l'imagerie visuelle.

Produits de caméras d'imagerie acoustique CRYSOUND

1. Acquisition des ondes sonores : capturer des ondes sonores invisibles

La fonction principale d'un système d'imagerie acoustique est de capturer les ondes sonores, qui sont généralement générées par des vibrations, des fuites ou des dysfonctionnements pendant le fonctionnement des équipements. Lorsque les ondes sonores se propagent dans l'air, elles provoquent la vibration des molécules d'air, formant ainsi des ondes de pression. Les systèmes d'imagerie acoustique reçoivent ces ondes de pression via un réseau de microphones intégré (généralement composé de plusieurs microphones haute sensibilité). Chaque microphone peut capturer indépendamment la fréquence, l'intensité et l'information de phase de l'onde sonore, comme s'il prenait une « empreinte digitale » du son.

Par exemple, lorsqu'un moteur présente un dysfonctionnement, l'usure de ses roulements internes génère des vibrations haute fréquence. Ces vibrations se propagent dans l'air et sont capturées par le réseau de microphones du système d'imagerie acoustique. En analysant ces signaux acoustiques, les techniciens peuvent déterminer de manière préliminaire le type et l'emplacement de la panne.

Détection de fuites de gaz

Détection de défaillances mécaniques

Détection de décharges partielles

2. Traitement du signal : des données brutes à l'information utile

Les signaux acoustiques acquis sont des signaux analogiques et doivent être convertis en signaux numériques par un convertisseur analogique‑numérique (CAN). Ces signaux numériques sont ensuite envoyés vers l'unité de traitement du signal pour une série de calculs complexes. Ces calculs comprennent :

Réduction du bruit : grâce à des techniques de filtrage numérique, les bruits ambiants et autres signaux parasites sont supprimés, tandis que l'information acoustique utile est conservée.

Formation de faisceau (beamforming) : en exploitant la distribution spatiale du réseau de microphones, les algorithmes calculent la direction et la distance de la source sonore. Ce processus est similaire à l'utilisation de plusieurs oreilles pour localiser la source sonore.

Analyse spectrale : le signal acoustique est décomposé en composantes de différentes fréquences, et l'intensité de chaque composante fréquentielle est analysée pour déterminer la nature de la source sonore (par exemple, défaillances mécaniques, fuites, etc.).

Après ces traitements, le signal acoustique brut est transformé en informations utiles contenant la position de la source sonore, son intensité et ses caractéristiques fréquentielles.

3. Imagerie visuelle : convertir le son en images

Les données acoustiques traitées doivent être présentées à l'utilisateur de manière intuitive. Les caméras d'imagerie acoustique visualisent le son au moyen des étapes suivantes :

Cartographie des données : projection des informations de localisation de la source sonore dans un espace bidimensionnel ou tridimensionnel pour former une carte de distribution des sources sonores. En général, une caméra d'imagerie acoustique utilise la couleur pour représenter l'intensité des ondes sonores : le rouge ou le jaune indiquent une source sonore forte, et le bleu ou le vert indiquent une source sonore faible.

Superposition d'images : superposition de la carte de distribution des sources sonores avec une image en lumière visible ou une image infrarouge pour former une image composite. Cela permet aux utilisateurs de voir l'apparence physique de l'équipement et la répartition des sources sonores sur une même image, et ainsi de localiser rapidement les zones problématiques.

Affichage en temps réel : les caméras d'imagerie acoustique offrent généralement des capacités d'imagerie en temps réel, affichant dynamiquement les variations des sources sonores. C'est extrêmement utile pour surveiller l'état de fonctionnement des équipements et diagnostiquer les pannes.

4. Scénarios d'application : un large éventail d'usages