Qu’est-ce que la formation de faisceaux et comment les caméras d’imagerie acoustique exploitent-elles cette technique de manière unique ?
La formation de faisceaux est une technique généralement utilisée dans le traitement des signaux et exploitée par les caméras acoustiques pour détecter 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 la même maîtrise. Dans cet article, nous fournissons un aperçu de la façon dont les appareils les plus avancés exploitent la formation de faisceaux pour des résultats optimaux.
Le formation de faisceaux en bref
Le principe fondamental de la formation de faisceaux est basé sur l’énergie des ondes, qui peuvent être mécaniques (ondes d’eau) ou électromagnétiques (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. En dépit de sa simplicité, la formation de faisceaux n’est pas un nouveau concept. Elle fut initialement utilisée par les troupes françaises pendant la Première Guerre mondiale pour développer un appareil d’écoute détectant l’approche d’un avion. Plus tard, la formation de faisceaux fut affinée afin que les antennes radio puissent mettre au point 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 leur parviennent dans la direction souhaitée et minimisent les sons provenant d’autres directions, souvent considérés comme du bruit de fond. Cette technique est connue sous le nom de formation de faisceaux et elle est utilisée pour traiter les données du réseau de microphones afin de générer des représentations visuelles de la distribution de la puissance de la source acoustique. Robert Dougherty, dans son article de conférence de 2008 intitulé « Qu’est-ce que la formation de faisceaux ? », définit la formation de faisceaux aéro-acoustiques comme cette méthode de traitement.
La localisation des sources sonores à l’aide d’une caméra acoustique repose sur le principe selon lequel les ondes sonores ou les signaux atteignent différents microphones du réseau de la caméra à des moments légèrement différents. Si la source sonore est stationnaire, elle provient toujours d’un angle spécifique par rapport à la caméra, ce qui amène le signal à atteindre certains microphones avant les autres. Les microphones restants dans la matrice reçoivent une version retardée du signal sonore. En ajoutant ces retards, il devient possible de calculer et de déterminer avec précision l’emplacement précis de la source sonore.
En améliorant la robustesse du réseau de microphones, la formation de faisceaux permet aux caméras acoustiques de détecter même les bruits faibles dans les environnements bruyants, tels que la détection de petites fuites dans les usines de papier et de pâte. De plus, la formation de faisceaux dans les caméras acoustiques permet la localisation précise des sources sonores sur de grandes distances et de grandes zones.
L’optimisation de la caméra maximise les résultats de formation de faisceaux.
L’optimisation des performances d’une caméra acoustique implique plusieurs facteurs clés, tels que la détermination du nombre et du positionnement appropriés des microphones dans la matrice et la conception de sa géométrie. La puissance de calcul de l’appareil est également un facteur essentiel pour obtenir des résultats précis de formation de faisceaux. Les caméras d’imagerie acoustique de FLIR exploitent des techniques d’optimisation avancées pour utiliser pleinement la formation de faisceaux, ce qui se traduit par trois avantages significatifs par rapport aux autres fabricants de caméras :
- Moins de sources parasites : les sources parasites sont des sources sonores que les caméras acoustiques utilisant la technique de formation de faisceaux peuvent montrer, mais qui n’existent pas. Plus une caméra est optimisée, moins il y a de chances de trouver des sources parasites.
- Meilleure résolution de la carte thermique : la caméra acoustique localise les sources sonores avec plus de précision et peut mieux calculer le niveau de pression acoustique.
- Sensibilité améliorée : la caméra détecte les sources sonores plus douces dans les environnements bruyants tels que les petites fuites ou les décharges partielles faibles.
Comment l’analyse améliore-t-elle le processus ?
Une fois qu’une caméra acoustique a mis en œuvre efficacement la technique de formation de faisceaux et a identifié avec précision les sources sonores, l’accent est mis sur ses capacités analytiques. Les caméras d’imagerie acoustique FLIR utilisent des analyses pour éliminer les sources sonores inutiles et fournir des données précieuses sur les sons détectés. Pour l’identification des fuites d’air comprimé, connaître la taille de la fuite et estimer ses coûts sont des facteurs essentiels pour déterminer le plan de maintenance le plus approprié, par exemple si la réparation de la fuite est rentable.
Les caméras d’imagerie acoustique FLIR utilisent l’analyse pour afficher un modèle de décharge partielle résolue par phase (PRPD), illustrant l’activité de décharge partielle pendant la détection de décharges partielles. Bien que certains puissent identifier le type de décharge partielle sur la base de ce schéma, seuls quelques-uns comprennent les conséquences de chaque type de DP. Pour résoudre ce problème, les caméras d’imagerie acoustique FLIR sont associées à un logiciel de visualisation de caméra acoustique dans le cloud pour classer automatiquement le type de décharge partielle, évaluer sa gravité en fonction de son emplacement et de sa force, et suggérer des solutions appropriées pour la résolution du problème.