Le sei caratteristiche da valutare in una telecamera acustica

Pubblicato il 25 marzo 2021

Perdite di aria compressa, perdite del sistema per la produzione di vuoto, scariche parziali elettriche: sono tutti problemi costosi nei sistemi che causano sprechi di energia e costringono le aziende ad affrontare costi imprevisti e potenziali problemi di produzione e continuità operativa. L’imaging a ultrasuoni con una telecamera acustica è un metodo efficace per rilevare questi problemi nelle apparecchiature a completamento delle procedure di gestione delle risorse. Questa tecnologia facile da usare in genere permette agli addetti di completare le ispezioni 10 volte più rapidamente rispetto ai metodi tradizionali. A fronte di queste considerazioni, quali sono le caratteristiche da ricercare in una telecamera acustica?

Ecco, secondo FLIR Systems, le sei caratteristiche da valutare per orientarvi verso una scelta accorta.

Gamma di frequenze efficace
Una delle prime caratteristiche da considerare è la gamma di frequenze della telecamera. Si potrebbe supporre che per captare la più ampia gamma di suoni sia necessaria una gamma di frequenze più ampia possibile. Tuttavia, in realtà, la gamma di frequenze più efficace per rilevare una perdita di aria compressa è compresa tra 20 e 30 kHz. Infatti, limitando la gamma tra 20 e 30 kHz, è più facile distinguere le perdite di aria compressa dal rumore di fondo in una fabbrica. L’ampiezza del rumore dei macchinari solitamente presenta il suo picco massimo sotto i 10 kHz e tende a zero a 60 kHz, mentre le perdite d’aria raggiungono il picco tra 20 e 30 kHz. Data la maggiore differenza tra il rumore della perdita d’aria e il rumore di fondo tra 20 e 30 khz, rispetto a frequenze più alte, è più facile rilevare la perdita d’aria in questa gamma di frequenza. Sia il rumore dell’aria compressa che quello dei macchinari seguono la stessa tendenza di ampiezza decrescente nella gamma di frequenze da 30 a 60 kHz, rendendo più difficile discriminare i rispettivi suoni. Pertanto, una telecamera acustica che opera nella gamma tra 20 e 30 kHz è più efficace. Nella ricerca di scariche parziali a distanza di sicurezza, la gamma da 10 a 30 kHz è ottimale, in quanto le frequenze più alte percorrono distanze più brevi. Per rilevare le scariche parziali di apparecchiature ad alta tensione in esterni, la telecamera deve essere regolata su suoni a frequenza più bassa e che percorrono distanze maggiori.

Numero ottimale di microfoni
Per catturare i suoni più lievi, è vantaggioso averne un numero maggiore. Tipicamente, le telecamere acustiche impiegano decine di microfoni MEMS (sistemi microelettromeccanici) per acquisire e caratterizzare i suoni. Sebbene di piccole dimensioni, i microfoni MEMS hanno un basso consumo energetico e sono molto stabili. Ma essi stessi generano rumore che interferisce con la capacità di un singolo microfono di captare suoni molto tenui. Per ovviare a questo inconveniente, la soluzione è aumentare il numero di microfoni in uso; il miglioramento dovuto semplicemente al raddoppio del numero di microfoni elimina tre decibel di suoni indesiderati. In alcuni casi, il rumore interno di un solo microfono, o self-noise, potrebbe impedire al sistema di captare una perdita di aria compressa caratterizzata da un segnale di 16,5 kHz. Una telecamera acustica con 32 microfoni sarebbe in grado di rilevare la perdita, ma il rapporto segnale-rumore non sarebbe ancora sufficiente per rilevare suoni più lievi. Al contrario, una telecamera con 124 microfoni può captare una perdita sia a 16,5 kHz, sia a 18,5 kHz, per rilevare, individuare e quantificare facilmente anche le piccole perdite.

Portata di rilevazione sonora
Integrare il giusto numero di microfoni in una telecamera acustica può anche migliorare le possibilità di captare rumori molto silenziosi a grande distanza. Questa capacità è particolarmente importante nelle ispezioni di sistemi ad alta tensione, che impongono di operare a distanza di sicurezza dai componenti sotto tensione. La forza di un segnale sonoro diminuisce significativamente all’aumentare della distanza dalla sua fonte. Per contrastare questo fenomeno, la soluzione è aumentare il numero di microfoni: quadruplicando il numero di microfoni si raddoppia la portata di rilevazione sonora.

Posizionamento dei microfoni
Il posizionamento dei microfoni su una telecamera acustica è un fattore determinante nella rilevazione della direzione e l’origine del suono. La telecamera acquisisce i dati da ogni microfono, misura le differenze di temporizzazione e di fase dei segnali e infine calcola la posizione della fonte. Questi microfoni devono essere raggruppati a stretto contatto per garantire l’acquisizione di dati sulle onde sonore sufficienti a stabilirne correttamente l’origine.

Prestazioni dei microfoni
Proprio come avviene per la frequenza, anche il numero di microfoni in una telecamera acustica è un fattore di delicato equilibrio. L’uso di un numero eccessivo di microfoni può risultare svantaggioso perché ogni microfono richiede una potenza di elaborazione per convertire i segnali di dati audio in immagini, quindi aggiungerne troppi degrada le prestazioni. Alcuni produttori bilanciano la maggiore richiesta di potenza di elaborazione riducendo la risoluzione dei pixel dell’immagine acustica, ossia i pixel “sonori”, ma questa soluzione impatta le prestazioni generali della telecamera. È importante disporre di un numero sufficiente di pixel sonori per rilevare in modo affidabile le scariche parziali e gli effetti corona a distanza e localizzarne l’esatta origine. Con 124 microfoni e una potenza di elaborazione avanzata, la telecamera acustica FLIR Si124 offre la migliore sensibilità di rilevazione del settore, un’eccellente risoluzione dell’immagine acustica e un’eccellente portata di rilevazione.

Analisi intelligente
Le caratteristiche finali da considerare sono la potenza di calcolo e l’analisi fornita dalla telecamera acustica, oltre all’eventuale software a corredo. Ad esempio, la telecamera FLIR Si124 è dotata di analisi a bordo, report di facile comprensione e analisi predittiva tramite uno strumento web di intelligenza artificiale che consente di classificare la gravità della perdita, eseguire l’analisi dei costi e l’analisi del modello di scarica parziale in tempo reale durante l’ispezione. Attivando il collegamento alla rete Wi-Fi a fine ispezione, le immagini vengono automaticamente caricate su FLIR Acoustic Camera Viewer, per eseguire ulteriori analisi in cloud, compreso il calcolo della spesa energetica annuale stimata dovuta a perdite dell’impianto di aria compressa o del vuoto, e oltre alla possibilità di stabilire se una scarica parziale richieda un intervento di manutenzione o una sostituzione. Il Viewer può anche essere usato per creare report da condividere con la squadra di manutentori o il cliente.

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