Un'introduzione all'imaging acustico

Cos'è l'imaging acustico?  

Il nome dice tutto. Così come una normale videocamera utilizza la luce proveniente da una scena per produrre un'immagine, una telecamera acustica utilizza il suono. La telecamera converte i suoni che cattura in un'immagine su uno schermo dove, ad esempio, le sorgenti sonore ad alto volume e quelle meno forti vengono visualizzate in colori diversi. Affinché sia più semplice vedere esattamente da dove provengono i suoni, le telecamere acustiche di solito incorporano una normale fotocamera e sovrapporranno l'immagine acustica (l'immagine sonora) all'immagine acquisita dalla fotocamera sullo schermo. 

Come funziona l'imaging acustico  

Al posto dell'obiettivo utilizzato da una normale fotocamera per raccogliere la luce, una telecamera acustica impiega un array di microfoni, solitamente 100 o più, per catturare il suono. Il segnale di ciascun microfono viene trasmesso a un sofisticato sistema di elaborazione che calcola da dove proviene il suono, il suo volume e le frequenze di cui è composto. Il sistema di elaborazione utilizza queste informazioni per produrre l'immagine acustica. Vi sono due aspetti degni di nota. Il primo è che i suoni acquisiti ed elaborati dalla telecamera acustica sono in genere segnali a ultrasuoni, ossia frequenze superiori a quelle che possono essere percepite direttamente dall'orecchio umano. Il secondo è che, grazie al gran numero di microfoni utilizzati nell'array, alla loro speciale disposizione e alle tecniche di elaborazione avanzate utilizzate nella telecamera, l'array può, di fatto, essere focalizzato come un vero e proprio obiettivo, e ciò consente di localizzare le sorgenti sonore in modo accurato. 

Perché l'imaging acustico è utile  

Molti fenomeni di interesse per ingegneri e tecnici producono un segnale a ultrasuoni, ma tra i più importanti vi sono perdite di gas e scarica parziale (PD) negli impianti elettrici a media e alta tensione. A seconda della sostanza che fuoriesce, le perdite di gas possono essere estremamente pericolose e quasi sempre comportano costosi sprechi di risorse. La scarica parziale negli impianti elettrici spesso indica un guasto nelle fasi iniziali che, se non gestito tempestivamente, può portare a un guasto completo e molto costoso.  

In altre parole, che la sorgente sonora provenga da una perdita di gas o da una scarica parziale, è essenziale individuarla in modo rapido e preciso in modo da poter adottare misure correttive tempestive per ridurre al minimo i rischi e risparmiare denaro.  

Naturalmente, è possibile individuare le perdite di gas, e talvolta le scariche parziali, tramite ispezione o anche utilizzando semplici dispositivi di ascolto che convertono i segnali a ultrasuoni in frequenze udibili. In alcuni casi, ispezionare gli impianti, tranne quelli più piccoli, per individuare i problemi è un processo lungo e noioso che spesso comporta rischi correlati, ad esempio, all'uso di scale per avvicinarsi ai potenziali punti di guasto e, in caso di scarica parziale, agli interventi in prossimità di apparecchiature ad alta tensione attive.  

L'imaging acustico offre una soluzione più sicura, veloce e molto più pratica. 

L'imaging acustico nella pratica  

Le moderne telecamere acustiche, come quelle della gamma MPAC di Megger, sono dispositivi portatili compatti con batterie interne, comodi e pratici da utilizzare come una fotocamera digitale. Per il funzionamento di base, è sufficiente accendere la telecamera e impostare due parametri: l'intervallo di frequenza dei suoni da rilevare e la corrispondente gamma dinamica, che determina i suoni più bassi e più alti che la telecamera rileverà. Per acquisire familiarità con queste impostazioni, basta fare qualche prova.  

Una volta impostati gli intervalli di frequenza e dinamici, la telecamera acustica è pronta per l'uso. Si può eseguire una lenta scansione dell'impianto o dell'apparecchiatura da esaminare, e le sorgenti sonore verranno visualizzate chiaramente sullo schermo, sovrapposte a un'immagine ottica. A seconda dello strumento, è possibile acquisire immagini di sorgenti sonore a distanze che vanno da meno di un metro a oltre 100 metri. Si tratta di un grande vantaggio, perché è possibile ispezionare grandi aree da un unico punto di osservazione senza doversi avvicinare all'impianto o all'apparecchiatura. Ad esempio, è possibile mantenere una distanza di lavoro sicura da apparecchiature ad alta tensione attive o tubazioni calde, e ridurre al minimo la necessità di lavorare in quota.  

Le immagini acustiche e ottiche acquisite dalla telecamera acustica possono essere memorizzate per ulteriori analisi insieme ad altri dati quali tassi di perdita e tipo di scarica parziale. L'archiviazione video è possibile con molti dispositivi e alcuni offrono anche la possibilità di collegare le cuffie per ascoltare i suoni acquisiti, che vengono modulati in modo da essere riprodotti nella gamma udibile. Un'altra utile funzione fornita da alcuni modelli è la messa a fuoco manuale dell'array di microfoni, che consente all'operatore di individuare un problema quando vi sono più sorgenti sonore o lavora in un'area con un elevato livello di rumore di fondo.