Больше микрофонов-лучше акустическая чувствительность
Больше-это не всегда лучше, но в акустической визуализации наличие достаточного количества микрофонов играет решающую роль. В целом, увеличение количества микрофонов улучшает акустические характеристики. Акустические камеры обычно используют микрофоны типа МЭМС (микроэлектромеханические системы), поскольку они обеспечивают высокую производительность, стабильность, низкое энергопотребление и небольшие размеры. Хотя микрофоны МЭМС обычно могут улавливать громкие шумы (обычно более 120 дБ), они имеют высокий уровень собственного шума, что означает, что самые тихие уровни звука не могут быть уловимы одним микрофоном. Однако, этот уровень собственного шума может быть ослаблен путем объединения сигнала от нескольких микрофонов. При удвоении количества микрофонов, уровень собственного шума снижается примерно на 3 дБ шум автоматически. Поэтому чувствительность для обнаружения тихих звуков может быть увеличена за счет максимального количества микрофонов. Используя 124 современных микрофона, камера NL способна обнаружить утечку воздуха в оптимальных условиях с расходом 0,02 л/мин. Получить такую точность с меньшим количеством микрофонов невозможно, тем более что микрофоны NL камеры имеют лидирующую на рынке чувствительность (рис. 1).
Рисунок 1. Пример обнаружения высокочастотных утечек в зависимости от количества акустических микрофонов
В этом примере есть два сигнала от двух утечек. Эти утечки могут быть пропущены, если чувствительность акустической камеры недостаточно хороша. В данном примере сигнал утечки 16,5 кГц может быть обнаружен с помощью системы, состоящей из 32 микрофонов, а пиковый сигнал 18,5 кГц только с помощью системы, состоящей из 124 микрофонов.
Улучшенная дальность обнаружения и разрешение
Еще один важный технический факт, на который следует обратить внимание в технических паспортах - это дальность обнаружения, где решающую роль играет количество микрофонов. Поскольку звук проходит через воздух, он ослабляется на 6 дБ каждый раз, когда расстояние удваивается. Увеличив количество микрофонов, можно также увеличить максимальную дальность обнаружения: дальность примерно удваивается за счет четырехкратного увеличения количества микрофонов.
Можно было бы задаться вопросом, почему каждый производитель не увеличивает количество микрофонов? Нетрудно подумать, что кроме возросшей стоимости здесь не было бы никаких минусов. Однако это не так – за счет увеличения количества микрофонов увеличивается и количество звуковых сигналов данных, которые необходимо обрабатывать. Для этого требуется много встроенной вычислительной мощности. Портативные акустические камеры с большим количеством микрофонов ранее не были широко доступны из-за отсутствия доступной внутренней вычислительной мощности.
Одним из быстрых способов снижения требуемой вычислительной мощности было бы уменьшение разрешения акустического изображения. Акустическая камера, по существу, вычисляет уровень звука из множества различных направлений (пикселов акустического изображения), поэтому уменьшение количества пикселей уменьшает требуемую вычислительную мощность (рис. 2). Однако разрешение акустического изображения похоже на разрешение дисплея вашего компьютера – небольшое разрешение делает изображение размытым. Аналогичным образом, уменьшение количества звуковых пикселей затрудняет работу устройства.
Рисунок 2. Пример визуализации акустического изображения с маленьким разрешением (числом звуковых пикселей)
При увеличении количества звуковых пикселей неисправности могут быть обнаружены более точно и с больших расстояний. По мере увеличения расстояния увеличивается и расстояние между пикселями акустического изображения. Если количество доступных пикселей ограничено, то трудно точно определить, откуда исходит звук.
При разработке камеры NL эти факторы, а также портативный компактный размер устройства были тщательно рассмотрены. Камера NL содержит 124 микрофона и большую вычислительную мощность. Эта комбинация обеспечивает лидирующую в отрасли чувствительность обнаружения, отличное разрешение акустического изображения и большой диапазон обнаружения.
