Akustik Kamera

Akustik Kamera, ses kaynaklarının konum, zaman ve frekans seçici bir şekilde lokalizasyonu, görselleştirilmesi ve analizi için hafif, modüler ve esnek bir sistemdir. Çoğunlukla mikrofon dizileri kullanarak çalışır. Akustik kamera ses kaynaklarının yönünü, şiddetini ve frekansını ölçer. Elde edilen veriler, ses ve titreşim olaylarının keşfedilmesini ve görselleştirilmesini sağlar. Ses & titreşim kaynaklarını ve karakteristiklerini belirlemek için belirli görüntüleme teknikleri kullanarak çıktılar renkli bir görüntü olarak sunulur.

Akustik kameralar, ses ve titreşimleri gerçek zamanlı olarak görünür hale getirir. Ayrıca uzman olmayanlar için bile kullanım kolaylığı sunar. Bu bağlamda, sonuçların yorumlanması herkes için kolaydır.

Akustik Kamera Bileşenleri

Akustik kamera çeşitleri uygulama alanı ve çevresel koşullara bağlı olarak değişkenlik göstermektedir. Akustik kameranın ana bileşenleri aşağıda listelenmiştir;

• Mikrofon Dizisi
• Donanım
• Yazılım

Çalışma Prensibi

Akustik kameranın çalışma prensibi, ses dalgalarının fiziksel özelliklerini kullanarak ses kaynaklarını belirlemek ve görselleştirmektir. Akustik görüntülemenin temel unsurlarından biri, ses verilerinin fiziksel özelliklerini kullanarak, hassas bir şekilde kaydeden kalibre edilmiş mikrofon dizileridir. Mikrofon dağılımı, dinamik ve çözünürlükte en yüksek hassasiyeti garanti etmek için optimize edilmiştir. Tüm mikrofon kanalları, geçici gürültü veya hızlı hareket eden nesnelerin haritalanması için en küçük zaman değişmezliğini kaydetmek üzere tamamen senkronize edilmiştir. Aşağıda akustik kameranın çalışma prensibi sırasıyla listelenmiştir;

• Mikrofon Dizisi: Akustik kameralar, genellikle bir dizi mikrofon içerir. Mikrofonlar, ses dalgalarını toplamak için belirli bir düzen içinde yerleştirilmiştir. Mikrofon sayısı ve yerleşimi, cihazın hassasiyetini ve çözünürlüğünü etkiler. Uygulamaya bağlı olarak yerleştirilecek olan mikrofonun frekans bant genişliği vb. gibi teknik özellikleri de önem arz etmektedir.
• Ses / Titreşim Veri Edinimi: Mikrofonlar, çevredeki sesleri Farklı mikrofonlar, ses dalgalarının geldiği zamanlama farklılıklarına bağlı olarak sesin kaynağını belirlemek için kullanılmaktadır.
• Frekans Analizi: Toplanan ses verileri, frekans analizi için işlenir. Bu aşamada, sesin şiddeti ve karakteristik frekansları belirlenir. Farklı frekanslar, farklı ses kaynaklarına işaret edebilir.
• Görselleştirme: Elde edilen veriler, yazılım aracılığıyla görselleştirilir. Ses kaynakları, renkli haritalar veya grafikler şeklinde sunulur. Renkler, sesin şiddetini belirtirken, belirli bölgelerdeki yoğunluk ses kaynaklarının konumlandırılmasında kullanılır.
• Analiz ve Yorumlama: Son aşamada, görselleştirilen veriler analiz Kullanıcılar, ses kaynaklarını tanımlayabilir ve gerektiğinde iyileştirme veya önlem almak için bu bilgileri kullanabilir.

Uygulama Alanları

Akustik kameralar, ses dalgalarını görselleştirmek için kullanılan özel cihazlardır ve çeşitli uygulama alanlarına sahiptir.

• Endüstriyel Kontrol: Makine gürültülerinin izlenmesi, arızaların erken tespiti ve bakım süreçlerinin optimizasyonu için kullanılır.

• Havaalanları ve Ulaşım: Uçak gürültüsünün haritalanması ve gürültü kirliliğinin azaltılması amacıyla kullanılır.
• İnşaat &   Yapı   Denetimi:   Binalardaki   ses   sızıntılarının              tespiti        ve                 yalıtım malzemelerinin etkinliğinin değerlendirilmesi için uygulanır.
• Tıbbi Uygulamalar: Sesin yayılımını inceleyerek, çeşitli sağlık sorunlarının teşhisinde yardımcı olabilir.
• Akustik Araştırmalar: Ses dalgalarının özellikleri ve davranışları üzerine yapılan bilimsel çalışmalarda kullanılır.
• Güvenlik ve Savunma: Patlayıcıların ve diğer tehditlerin tespiti için sesin analizi üzerine uygulamalar.

Aşağıda akustik kameranın sıklıkla kullanıldığı uygulama alanları belirtilmiştir;

1. Otomotiv Endüstrisinde Ses ve Titreşim Ölçümleri

Otomotiv endüstrisi motor, iç mekan, dış parçalar ve otomobilin dış hatları dahil olmak üzere aracın tüm parçalarını sürekli olarak geliştirmektedir. Bu süreçlerin gürültü ve titreşimi ölçmek ve analiz etmek için akustik kameralar çokça yardımcı olmaktadır.

Akustik Kamera, otomotiv uygulamalarında çeşitli amaçlar için kullanılabilir. Örneğin Ar- Ge’de sistem, motor gürültüsünün optimize edilmesi, kabin gürültüsünün iyileştirilmesi, rüzgar gürültüsünün lokalize edilmesi veya otomobil parçalarının emisyonunun azaltılmasında yer almaktadır. Bir başka uygulama ise bitmiş aracın hat sonu testi veya kalite güvencesidir.

Figür 3 Hepsi bir arada ses kamerası ile araba motorunun ölçümü.

Figür 4 Akustik Kamera Küresi ile bir arabada ses kaynağı                                                               lokalizasyonu

Araçtaki Ses Kaynaklarının Lokalizasyonu

Figür 3’te bir otomobilin kaput altı ölçümü gösterilmektedir. Yanmalı motorlar gürültü yayan birçok farklı parçadan oluşur. Akustik Kamera, hangi parçanın ne tür ses çıkardığını birkaç dakika içinde kesin olarak bulmaya yardımcı olur. Bu sayede mühendisler iyileştirilmesi gereken parçaları hızlı bir şekilde belirleyebilirler.

Araba İçinde 3D Ses Kaynağı Lokalizasyonu

Sürücü ve yolcuların araç içindeki konforu, akustik optimizasyon sürecinde en yüksek değere sahip hedeflerden biridir. Elektrikli araçlarda, motor sesi çok az olduğu için araç içindeki genel ses seviyesi çok daha düşüktür. Bu durum, diğer tüm ses kaynaklarının çok daha belirgin hale gelmesi nedeniyle yeni zorluklara yol açmaktadır. Bir küre dizisine sahip Akustik Kamera kullanılarak, araç içindeki ses emisyonlarının tamamı iç mekanın 3D modeline eşlenebilir. Bu şekilde, istenmeyen ses kaynakları sürüş sırasında veya bir test tezgahında kolayca tespit edilebilir. Figür 4’te örnek uygulama incelenebilir.

2. Rüzgar Tüneli Aeroakustik Ölçümler

Rüzgar tüneli testlerinde akustik kameralar ile aeroakustik gürültünün en aza indirilmesi ile aerodinamik verimliliği artırmak mümkündür. Nesnelerin etrafındaki hava akışının türbülansından kaynaklanan aeroakustik ses kaynakları önemli bir gürültü kaynağı olabilir. Aerodinamik şekiller tasarlarken ayrıntılara dikkat etmek önemlidir. Dikkat edilmesi gereken hususlar aşağıda listelenmiştir.

• Doğru konturların seçilmesi
• Pürüzsüz yüzeyler kullanılması
• Hava akışını bozabilecek kenar tiplerinden kaçınmak

Şekiller dikkatli bir şekilde tasarlandığında, hava direnci en aza indirilerek araçların daha verimli hareket etmesi sağlanabilir. Bu sayede yakıt verimliliği ve izodinamik gürültünün azaltılması sağlanır.

Akustik kameralar, otomotiv tasarımı, havacılık ve uzay mühendisliği ve rüzgar türbini geliştirme dahil olmak üzere çeşitli sektörlerde rüzgar tüneli testleriyle birleştirildiğinde değerli araçlardır. Bir akustik kamerayı rüzgar tüneli kurulumuna entegre ederek, araç üreticileri gibi ürün geliştiriciler aerodinamik modellerin veya bileşenlerin akustik özelliklerini etkili bir şekilde inceleyebilir ve analiz edebilir. Gürültü kaynakları daha sonra tam olarak belirlenebilir ve mühendisler bunları en aza indirmek için çözümler geliştirebilir.

Özelleştirilmiş dizi tasarımı, yüksek kanal sayıları ve çeşitli optimize edilmiş algoritmaların kombinasyonu, rüzgar tünellerinde akustik görüntüleme için mümkün olan en iyi sonuçları garanti eder. Akustik kameralar, gerçek zamanlı olarak doğru ve ayrıntılı akustik görüntüleme sağlayarak en yüksek hassasiyeti sunmak üzere tasarlanmıştır. Rüzgar tüneli testlerinde zaman çok önemli bir faktör olduğundan, mümkün olan en hızlı veri iletimini akustik kameralar için önem arz etmektedir.

Otomotiv endüstrisinde, yüksek hızlarda bile sürücüler ve yolcular için konfor sağlamak çok önemlidir. Önemli bir husus, rüzgar kaynaklı gürültüyü en aza indirmek için dış aynalar, spoylerler, antenler, A sütunları veya diğer boşluklar gibi çeşitli araç bileşenlerinin optimizasyonudur. Bu zorluğun üstesinden gelmek için, rüzgar tüneli uygulamalarında olağanüstü performans için özel olarak tasarlanmış akustik kamera yardımıyla gerçekleştirilmiş aerodinamik test uygulaması figür 5’te sunulmuştur.

3. Ses Lokalizasyonu

Akustik kameralar, ses dalgalarını algılayarak, bu dalgaların kaynaklarının konumunu belirleyebilirler. Ses lokalizasyonu, bu kameralar sayesinde, farklı mikrofonlardan alınan verilerin analizi ile sağlanır. Buna bağlı olarak, sesin nereden geldiğini tam olarak belirlenmesine yardımcı olurlar. Bu teknoloji, gürültü kontrolü, endüstriyel uygulamalar ve hatta sağlık alanında kullanılmaktadır.

Kısmi Deşarjlarla İlgili Gürültü Emisyonlarını Belirleyen Akustik Resimler

Akustik Kamera, elektrik bağlantılarındaki gürültü noktalarının yerini belirlemenize ve yüksek voltajlı elektrik sistemlerindeki kısmi deşarjı tespit etmenize yardımcı olabilir.

Endüstriyel tesisinizdeki sorunları gidermek için taşınabilir el tipi ses kamerası Mikado’yu veya derin ses analizi yapmak için 60 kHz’e kadar ultrasonu lokalize edebilen Akustik Kamera Pro’yu kullanabilirsiniz.

4. Binalarda ve Yapılarda Akustik Görüntüleme

Modern mimaride, bina akustiği giderek artan bir rol oynamaktadır. Sadece gürültü seviyesi önemli değildir, aynı zamanda sesin geldiği yön ve ses kaynaklarının bina içindeki dağılımı da dikkate alınmalıdır. Konser salonları, spor stadyumları ve benzerleri için akustik özellikler, genel tasarımlarının ayrılmaz ve önemli bir parçasıdır. Akustik Kamera, herhangi bir binanın akustik özelliklerini ölçmek, optimize etmek ve doğrulamak için değerli bir araçtır. Bina ve yapı akustiğinin bir diğer önemli yönü de durum izleme ve bakımdır. Artan trafik, olumsuz çevre koşulları ve daha aşırı hava koşulları nedeniyle, binalar ve köprüler gibi yapılar, stabilitelerini korumak ve işlevlerini korumak için yakından izlenmelidir.

Bina Akustiğinde Ses Görüntüleme Uygulaması

Konser salonları ve kongre merkezleri gibi binalar her zaman akustik özelliklerine göre inşa edilmiş ve optimize edilmiş olsa da, Akustik Kamera kullanımı artık bu tür binaların akustik haritalarını kolayca ve doğru bir şekilde elde etme fırsatı sunuyor. Oda ve bina akustiği için diğer ölçüm teknikleri genellikle zahmetli ve uzun süreçlerdir ve sonuçlar genellikle akustik bir görüntünün sezgisel anlaşılabilirliğinden yoksundur. Bina akustiği için kullanılan küre dizileri, özellikle oda ve binalarda doğru ve güvenilir ses lokalizasyonu için tasarlanmıştır.

Sonuçlar, değerlendirme yazılımına kolayca aktarılabilen bir 3D model üzerinde eşleştirilir. Konser salonları gibi binalarda bina akustiğinin önemi açık olsa da, Akustik Kamera spor stadyumlarındaki ses ortamının daha iyi anlaşılmasına da yardımcı olur. Son zamanlarda, spor etkinliklerinin ziyaretçileri tarafından oluşturulan gürültü ortamının spor takımlarının performansı üzerindeki etkisi daha yakından araştırılmaktadır. Akustik Kamera, 100.000’e kadar ziyaretçinin her birinin ayrı bir ses kaynağı olduğu spor stadyumlarındaki çok karmaşık akustik ortamın akustik haritalarını sağlayarak bu araştırmaya yardımcı olmaktadır.

• Oda ve Bina Akustiği
• Durum İzleme
• Operasyonel Modal Analiz (OMA)

5. Demiryolu, Denizcilik ve Havacılık Emisyonları

Gürültünün azaltılması giderek daha önemli hale gelmektedir. Araçların içindeki yolcular için ve ayrıca araçlar geçerken veya uçaklar üzerinden uçarken bölge sakinleri için rahatsız edici gürültü düşük tutulmalı veya hiç olmamalıdır. Akustik Kamera, ses tasarımcısının gerekli düzeltici önlemleri uygulamasına yardımcı olur. Son olarak, ulusal ve uluslararası standartlar ve şartnameler gürültü emisyonlarının bazen ciddi ölçüde azaltılmasını talep etmektedir. Uygun

önlemlerin nerede alınması gerektiğini bilmek için, yüksek ses kaynaklarının nerede oluştuğunu mümkün olduğunca erken belirlemek gerekir. Akustik Kamera bu kaynakları hem zaman alanında hem de frekans alanında lokalize eder. Örneğin bir tren veya uçak kabininde, ölçüm ve analiz yazılımı NoiseImage ile birlikte küresel bir mikrofon dizisi, zayıf noktaları güvenilir ve etkileyici bir şekilde gösteren 3 boyutlu bir akustik görüntü hesaplamak için kullanılır.

Bir Trenin Geçiş Ölçümü;

Uzun bir yük treni bile geçerken kaydedilir ve akustik verilerle renk kodlu tek bir resimde bir araya getirilir. Bu geçiş resmi, trenin hangi bölgelerinin gürültülü olduğunu bir bakışta gösterir.

PassBy 2D yazılım modülü, özellik noktası yöntemiyle panoramik bir görüntü oluşturur. Bu şu anlama gelir: Tek tek karelerde özellik noktaları aramak ve bunları birleştirmek. Özellik noktalarının hareket mesafelerinden ve kameranın kare hızından ölçülen nesnenin hız bilgisi de oluşturulur.

Akustik haritanın hesaplanması, değişken çalışma sürelerine sahip bir TDBF (zaman alanı hüzmeleme) algoritması gibi çalışır. Ölçülen nesnenin her noktası, mikrofon dizisinin yakınında olduğu sürece belirli bir süre takip edilir.

• Pass-By Analizi
• Zaman ve Frekans Alanı
• Frekans Bantları (dar, 1/3-, 1/1-oktav)

6. Çevresel Gürültü ve Emisyon Kontrolü

Ses rahatsız edici ve hatta acı verici olarak algılanırsa, gürültü haline gelir. Genellikle her gün gürültüye, çevresel gürültüye maruz kalırız. Bu tür gürültünün farklı kökenleri olabilir. Endüstriyel, inşaat, ulaşım, eğlence ve mahalle gürültüsü arasında bir ayrım yapılır. Bu gürültü ya doğrudan ya da yansımalar, kırınım, yapı kaynaklı sesin hava kaynaklı sese dönüşmesi gibi daha karmaşık yollarla kulağımıza ulaşabilir.Bir şikayet durumunda, bir yandan endüstriyel bir tesisin operatörü Akustik Kamerayı kullanarak nerede önlem alınabileceğini bulunabilir. Diğer yandan, bir operatör ses lokalizasyon sistemini kullanarak bu gürültünün kendi tesisinden gelmediğini, soruna başka birinin neden olduğunu kanıtlayabilir.

Gürültü Kaynağı Tespit Uygulaması;

Bir sanayi tesisinin çok gürültülü olduğuna dair birçok şikayet vardır. Tüm sistem düzinelerce fan, soğutucu, kompresör, diğer açıklıklar, kamyon teslimat trafiği ve dahili forklift trafiği vb.den oluşmaktadır. Nerede bir iyileştirme yapılmalıdır, akustik noktalar nedir ve nerededir? Akustik Kamera ile yapılan birkaç ölçüm, uygun önlemlerin en etkili şekilde nerede alınabileceğine dair net ifadelere yol açar.

• Akustik Silgi
• Uzun Ölçüm Mesafeleri
• Üçüncü Oktav ve Oktav Bandı Analizi

7. Makine ve Tesislerde Ses İzleri

Çok sayıda gürültü kaynağına sahip karmaşık senaryolar, gürültü bilgisine sahip olmayı çok karmaşık hale getirir. Akustik Kamera, amaç ne olursa olsun gürültülü ortamların yerini belirlemek, tanımlamak ve analiz etmek için efektif bir araçtır. Gürültü azaltma, farklı modellerin karşılaştırılması, Çevre Sağlığı ve Güvenliği, bakım vb. …

Zaman ve Frekans Alanında Gürültü Analizi;

Ultrason, Durum İzleme ile ilgili ana göstergelerden biridir, Akustik Kamera, varlık arızasına yol açabilecek kusurları bulma aracınız olabilir. Endüstriyel prosesinizde tasarruf etmek için frekans analizinde derinlere inerek, gelişmiş algoritmalar ve filtreleme uygulayarak kapsamlı analizler yapılabilir.

Sürtünmeler, darbeler, hava kaçakları veya tüplerin içindeki sıvı akışı gibi ses emisyonlarını görselleştirmek, maliyetli enerji israfını hızlı bir şekilde belirlemenize yardımcı olacaktır.

Enerji üretimi ile ilgili ürünler Akustik Kamera ile farklı bir perspektiften de analiz edilebilir. Bu bağlamda Gürültü Azaltma. Gürültü noktanızın nerede olduğunu ve ilgili frekans aralığını bilirseniz, faydalı çözümler geliştirmek ve örneğin elektrik transformatörleri, kompresörler, rüzgar türbinleri gibi sessiz ürünler ve tesisler geliştirmek daha kolay ve etkili olacaktır.

8. Ses Analizi ve Ürün Ses Tasarımının Optimizasyonu

Ev aletleri ve tüketici ürünleri, yüksek kaliteli ses sunarken son derece sessiz olmayı hedeflemelidir. Bu nedenle akustik ölçüm yöntemleri hem geliştirme aşamasında hem de cihaz ve ekipmanların bakım ve servisinde kullanılmakta ve sesleri lokalize etmek ve ürünleri optimize etmek için titreşim analizleri yapılmaktadır.

Üreticiler ve geliştiriciler, bu gürültü kaynaklarını hızlı bir şekilde belirleyerek ve çözümler sunarak zamandan tasarruf edebilir, ürünlerini müşteri gereksinimlerine daha hızlı bir şekilde uyarlayabilir ve olası kusurları etkili bir şekilde ortadan kaldırabilir.

Ürün geliştirmede Akustik Kamera, yeni nesil ev ve eğlence cihazlarının birinci sınıf bir ses tasarımına sahip olmasını sağlamaya da yardımcı olur. Akustik haritalar, üreticilerin cihazlardan, makinelerden ve ekipmanlardan kaynaklanan ses emisyonlarını azaltmak ve yasal sınırlara uymak için nereleri hedeflemeleri gerektiğini belirlemeye yardımcı olur.

9. İzleme ve Kalite Güvencesi için Örüntü Tanıma

Test tezgâhları için özelleştirilmiş çözümler sunmanın yanı sıra, en yüksek kaliteyi sağlamak için çeşitli üretim süreçleri optimize edilmiş veya hat içi veya hat sonu testleri için sensörlerle donatılmıştır.

Akustik Rezonans Test Uygulaması;

Hat sonu testi alanında, örneğin otomatik modal çekiç ile uyarma olarak mekanik bir darbe gerektiren Akustik Rezonans Testi (ART) uygulanabilir.

ART’de test nesnesi titreşirken rezonans frekansları değerlendirilir. Rezonanslar, titreşen yapının akustik parmak izidir. Bunlar yapının malzemesine, geometrisine ve yaşlanma durumuna bağlıdır. Bu yapısal özellikler, örneğin yaşlanma veya hasar nedeniyle değişirse, bu özellikleri tanımlayan parmak izinde sapmalar meydana gelir. Bu nedenle, rezonans analizi hasarlı iş parçalarının hatalarını tespit etmek için kullanılabilir.

10. Endüstriyel Proseslerde Sorun Giderme için Akustik Görüntüleme

Günümüzün rekabetçi ortamında endüstriyel süreçler mümkün olduğunca verimli olmak zorundadır. Hatalı parçalar ve hatalar duruş sürelerine yol açarak verimsizliğe ve maliyetlere neden olur. Akustik Kamera, makinelerdeki hatalı parçaları veya proses hatalarını tespit etmek için paha biçilmez bir araçtır. Kullanımı kolaydır ve bakım personelinin anormal seslerin konumunu hızlı ve güvenilir bir şekilde belirlemesine ve düzeltici önlemleri planlamasına olanak tanır.

Akustik Kamera ile Kestirimci Bakım ve Sorun Giderme

Basınçlı hava veya diğer gazların sızıntıları genellikle ek maliyetlere neden olur ve bazen tehlikeli bile olabilir. Ultrasonik emisyonlar özellikle endüstriyel ortamlarda insan kulağı tarafından duyulamadığı için bu tür sızıntıların yerini kulakla tespit etmek normalde zor hatta imkansızdır. İşte Akustik Kamera, bakım personelinin ultrasonik frekans aralığının çok uzağındaki sızıntı seslerini bile doğru bir şekilde tespit etmesini sağlar.

Akustik Kameranın bir başka uygulaması da kestirimci bakımdır. Deneyimli bakım uzmanları bazen sorunsuz çalışan bir makine ile arızalı bir makine arasındaki farkı duyabilirken, çoğunlukla anormal sesin yerini tam olarak belirleyemezler. Daha az yetenekli personel farkı bile duyamayabilir. Kestirimci bakım için Akustik Kamera kullanıldığında ve ölçüm sonuçları “iyi” makinelerin önceden kaydedilmiş akustik görüntüleriyle karşılaştırıldığında, hataları ve hasarları gösteren farklılıklar hemen ortaya çıkar. Daha fazla hasarı ve duruş sürelerini önlemek için düzeltici önlemler uygulanabilir.

Bazen bir makinedeki hasarlar veya arızalı parçalar bakım personeli veya dahili sensörler tarafından fark edilir ancak tam olarak lokalize edilemez. Bu durumda, makinenin uzun tanılama prosedürleri için kapatılması gerekir veya parçalar deneme yanılma yöntemiyle değiştirilir. Bu, yalnızca arızaya gerçekten neden olan parçaların yerini belirlemek ve değiştirmek için Akustik Kamera kullanılarak önlenebilecek maliyetli bir süreçtir. Arızalı parçalar genellikle sağlam parçalardan farklı ve daha yüksek sesler çıkarır. Akustik Kamera, rulmanlar, dişliler, şaftlar vb. gibi arızalı parçaların yerini tam olarak belirlemek ve arızaların temel nedenini saptamaya yardımcı olmak için kullanılabilir.

• Kaçak Tespiti
• Kestirimci Bakım
• Hatalı Parça Lokalizasyonu