Úvod do akustického zobrazování
Co je akustické zobrazování?
Ten název říká vše! Stejně jako běžný fotoaparát používá k vytvoření obrazu světlo z okolí, akustická kamera využívá zvuk. Zvuky, které snímá, převádí na obraz na obrazovce, kde se například hlasité zdroje zvuku zobrazují jinou barvou než tišší. Aby bylo možné snadno zjistit, odkud přesně zvuky přicházejí, obsahují akustické kamery obvykle běžnou optickou kameru a na obrazovce displeje překrývají akustický obraz (zvukový obraz) obrazem zachyceným optickou kamerou.
Jak funguje akustické zobrazování
Místo objektivu, který běžná kamera používá ke snímání světla, používá akustická kamera ke snímání zvuku soustavu mikrofonů – obvykle 100 nebo více. Signál z každého mikrofonu se předává do sofistikovaného systému zpracování, který určí, odkud zvuk přichází, jak je hlasitý a z jakých frekvencí se skládá. Procesní systém tyto informace používá k vytvoření akustického obrazu. Za zmínku stojí dva body. Za prvé, zvuky zachycené a zpracované akustickou kamerou mají obvykle ultrazvukové frekvence, tj. frekvence vyšší, než jaké jsou přímo slyšitelné pro lidské ucho. Za druhé, díky velkému počtu mikrofonů použitých v soustavě, jejich zvláštnímu uspořádání a pokročilým technikám zpracování použitým v kameře lze soustavu v podstatě zaostřovat podobně jako objektiv, což umožňuje přesně lokalizovat zdroje zvuku.
Čím je akustické zobrazování užitečné
Mnoho jevů, které zajímají inženýry a techniky, produkuje ultrazvuk, ale mezi nejdůležitější patří úniky plynu a povrchové částečné výboje (PD) v elektrických systémech středního a vysokého napětí. V závislosti na uniklé látce mohou být úniky plynů velmi nebezpečné a téměř vždy vedou k nákladnému plýtvání zdroji. Povrchové částečné výboje v elektrických systémech často signalizují závadu v počátečním stadiu, která může přejít v úplnou a velmi nákladnou poruchu, pokud jí není včas věnována pozornost.
Jinými slovy, ať už je zdroj zvuku důsledkem úniku plynu nebo povrchového částečného výboje, jeho rychlá a přesná lokalizace za účelem okamžitých nápravných opatření minimalizuje nebezpečí a šetří finanční prostředky.
Úniky plynu (někdy i povrchové částečné výboje) je samozřejmě možné lokalizovat inspekcí nebo dokonce pomocí jednoduchých naslouchacích zařízení, která převádějí ultrazvuk na slyšitelné frekvence. Takový průzkum jiných než velmi malých zařízení za účelem nalezení problémů je v mnoha případech zdlouhavý a časově náročný. Často zahrnuje nebezpečí, například při používání žebříků, když se technik potřebuje dostal do blízkosti míst potenciálních poruch, nebo v případě povrchových částečných výbojů práce dokonce v těsné blízkosti zařízení pod vysokým napětím.
Akustické zobrazování nabízí hlavně bezpečnější, ale také rychlejší a mnohem pohodlnější řešení.
Akustické zobrazování v praxi
Moderní akustické kamery, jako například přístroje řady Megger MPAC, jsou kompaktní ruční přístroje s interními bateriemi, takže jejich používání je stejně pohodlné a snadné jako používání digitálního fotoaparátu. Pro základní obsluhu stačí kameru zapnout a nastavit dva parametry: frekvenční rozsah snímaných zvuků a jejich dynamický rozsah, který určuje nejtišší a nejhlasitější zvuky, které kamera bude detekovat. K seznámení s těmito nastaveními stačí několik minut experimentování.
Po nastavení frekvenčního a dynamického rozsahu je akustická kamera připravena k použití. Lze s ní pomalu skenovat výrobní systém nebo zařízení, které je třeba prozkoumat, a zdroje zvuku se zřetelně zobrazí na obrazovce překryté optickým obrazem. V závislosti na přístroji lze zobrazit zdroje zvuku ve vzdálenosti od méně než jednoho metru až do více než 100 metrů. To je velkou výhodou, protože z jednoho pozorovacího bodu lze kontrolovat rozsáhlé oblasti a není nutné se k výrobnímu systému nebo zařízení přibližovat. Lze například dodržet bezpečnou pracovní vzdálenost od zařízení pod vysokým napětím nebo od horkého potrubí a minimalizovat nutnost práce ve výškách.
Akustické a optické snímky pořízené akustickou kamerou lze ukládat pro další analýzu společně s dalšími údaji, jako je míra úniku a typ povrchového částečného výboje. U mnoha zařízení je možné ukládat také video a některá nabízejí také možnost připojení sluchátek pro poslech snímaných zvuků, které se modulují pro reprodukci ve slyšitelném rozsahu. Další užitečnou funkcí, kterou některé modely poskytují, je manuální zaostření soustavy mikrofonů, což uživateli pomáhá přesně lokalizovat problém, pokud je zdrojů zvuku více nebo pokud se pracuje v oblasti s vysokou úrovní šumu na pozadí.
Výhody akustického zobrazování
Akustické zobrazování nabízí mnoho výhod, z nichž některé již byly zmíněny. Mezi nejdůležitější patří:
- Snadné a rychlé zobrazování rozsáhlých oblastí výrobního zařízení
- Rychlá lokalizace úniků plynu a povrchových částečných výbojů
- Eliminace nutnosti přibližovat se k potenciálně nebezpečným zařízením
- Často odpadá nutnost práce ve výškách
- Akustické kamery se snadno nastavují a používají
- Okamžité výsledky, které lze snadno zaznamenat pro budoucí použití
- Výsledky jsou jasné a snadno pochopitelné
- Akustické kamery detekují únik libovolného plynu a povrchové částečné výboje téměř ve všech typech zařízení
Těmto výhodám se sotva vyrovnají jakékoli jiné techniky.
Výběr akustické kamery
Akustické zobrazování je relativně nová technologie, a proto mohou být mezi jednotlivými produkty značné rozdíly, pokud jde o pohodlí, všestrannost a výkon. Tyto faktory je třeba prozkoumat a zohlednit při výběru přístroje. Mezi nejdůležitější body ke zvážení patří následující:
- Kde se bude používat. Pokud je hlavním využitím detekce úniků plynu ve výrobním systému, bude pravděpodobně nutné kameru používat v nebezpečných oblastech, kde se mohou vyskytovat výbušné plyny a výpary. Pro použití v těchto oblastech musí mít kamera schválení ATEX. Je však třeba mít na paměti, že kamera se schválením ATEX je dokonale způsobilá i pro použití v oblastech bez nebezpečí výbuchu, což z ní činí dobrou univerzální volbu. Kromě toho je třeba vzít v úvahu stupeň ochrany proti vniknutí prachu, protože se akustické kamery často používají ve venkovním a v prašném prostředí. Tomu by mělo odpovídat i krytí IP; doporučuje se IP54 nebo vyšší.
- Detekční rozsah. Zatímco nejlepší přístroje dokáží zobrazit zdroje zvuku jako úniky a částečné výboje na vzdálenost více než 100 metrů od přístroje, zdaleka ne všechny přístroje mají takový rozsah. Dobrý detekční rozsah je důležitou výhodou, protože umožňuje rychlejší a snadnější průzkum zařízení a provozů z menšího počtu míst.
- Počet mikrofonů. Obecně platí, že čím větší je počet mikrofonů v mikrofonové soustavě kamery, tím detailnější akustické snímky lze vytvářet. Platí však zákon klesající návratnosti a při určitém počtu mikrofonů jsou potenciální výhody převáženy vyššími náklady a složitostí. Za optimální počet se obecně považuje přibližně 100 mikrofonů.
- Funkce akustického zaostřování. Ve většině prostředí bude dobrá akustická kamera spolehlivě fungovat pouze s nejzákladnějším nastavením. V lokalitách s vysokým šumem nebo v situacích, kdy je třeba snímat více zdrojů zvuku, je neocenitelná funkce manuálního zaostřování, která uživateli umožňuje zaměřit se na konkrétní zdroje zvuku a vyloučit lokální šum na pozadí.
- Optické rozlišení kamery. Optické snímky – fotografie nebo videozáznamy – pořízené akustickou kamerou jsou důležitou součástí pořízených dat a často je užitečné mít možnost je přiblížit a podrobně prozkoumat místo, které je spojeno s konkrétním zdrojem zvuku. To je možné pouze v případě, že kamera pořizuje optické snímky s vysokým rozlišením. Výhodné je rozlišení kamery 8 megapixelů nebo více.
- Vestavěné analytické funkce. Důležitou výhodou akustického zobrazování je, že výsledky jsou okamžité k dispozici přímo na místě. Hodnota těchto výsledků se však dále zvyšuje, pokud má kamera vestavěné analytické funkce. Například v případě netěsností mohou některé přístroje odhadnout objem úniku v reálném čase, což umožňuje odhadnout průběžné náklady, a tedy i naléhavost opravy. V případě částečného výboje používají nejlepší přístroje metody fázového rozlišení, které umožňují rozlišit mezi povrchovým výbojem, suspenzním výbojem a koronovým výbojem, což je velkou pomocí při rozhodování o optimální strategii údržby.
- Pověst a schopnosti dodavatele. Akustické kamery jsou sice většinou spolehlivé přístroje, které se snadno používají, ale vždy je výhodné nakupovat od dodavatele, který může a bude poskytovat odbornou podporu a poradenství, kdykoli to bude nutné.
Akustické zobrazování je revoluční technologie, která má potenciál poskytnout neocenitelné vstupy do programů preventivní údržby v široké škále průmyslových odvětví, stejně jako pomoci při lokalizaci a identifikaci stávajících a vznikajících poruch různého charakteru. Obsluha je snadná a pohodlná, a protože účinně funguje na velké vzdálenosti, pomáhá uživatelům eliminovat práci v nebezpečných místech. Chcete-li se o této technologii a akustických kamerách Megger MPAC128 a MPAC128-ATEX dozvědět více, klikněte sem.
