Меня зовут Нина Мелешко, я менеджер продукта компании «Арман». В декабре 2020 года наша команда представила инновационное решение — систему визуализации звука SVS (Sound Vision System), основанную на технологии акустической голографии.
Основной профиль «Арман» — разработка и производство оборудования для промышленной связи, поэтому работа со звуком для нас не в новинку. Однако, начав углубляться в технологию акустического изображения, мы с удивлением обнаружили, что в России этот метод обработки звука пока малоизвестен.
Лично для меня знакомство с этой технологией стало волнующим открытием. Я вспомнила, как в детстве пыталась определить, откуда исходит гром после молнии, и мечтала «увидеть» звук. Теперь эта мечта стала реальностью — правда, увидеть можно не сам звук, а движение акустических волн. Метод, позволяющий это сделать, и называется акустической голографией.
Что такое акустическая голография? Если говорить просто, это метод обнаружения и анализа шума путём построения карты интенсивности звука. Он позволяет определить направление звука, выявить источники шума и наглядно, с помощью цветовых схем, увидеть, как распространяются звуковые волны.
Принцип работы технологии
Для реализации этой технологии мы разработали специальное устройство — акустический приёмник, или акустическую камеру. Он состоит из решётки микрофонов и обычной камеры.
Интересно, что термин «акустическая камера» появился ещё в конце XIX века. Его ввёл физиолог Дж. Р. Эвальд, исследовавший внутреннее ухо. Он заметил, что звуковые волны создают на мембране стоячие волны (фигуры Хладни), и назвал свой прибор акустической камерой. Так родился первый «звуковой образ».
Мы написали сложное программное обеспечение, которое в режиме реального времени обрабатывает сигналы с микрофонов и камеры, вычисляя местоположение источника звука.
Обратите внимание: Новая военная техника позволит солдатам видеть в … полной темноте.
В результате обработки формируется акустическая картина с чёткой локализацией источника. Процесс можно описать в три шага:1. Запись звука решёткой микрофонов.
2. Обработка данных специальным ПО.
3. Визуализация источника звука на изображении с камеры.
Всё это происходит практически мгновенно. Мы назвали нашу разработку «Устройство визуализации звука SVS (Sound Vision System)».
Практическое применение: от гипотезы к реальному результату
Создав рабочий прототип, мы задумались: где эту технологию можно применить с максимальной пользой? Первой и самой очевидной гипотезой стала бесконтактная диагностика промышленного оборудования.
На многих производствах агрегаты работают практически без остановки, и их выход из строя ведёт к огромным убыткам. Поэтому раннее обнаружение неисправностей — критически важная задача.
Мы решили проверить гипотезу на практике и отправили SVS на сталелитейный завод, на участок обезуглероживающего отжига. Наша методика была следующей: сначала мы сделали «акустический слепок» — записали звуковую картину эталонного, исправно работающего агрегата. Затем сравнили с ней звучание других аналогичных узлов.
Анализ выявил аномалию в работе одного из узлов. Мы показали результаты главному инженеру и уехали. Через три дня нам позвонили с завода и сообщили, что во время планового технического обслуживания на том самом узле обнаружили неисправный подшипник. Наша система «услышала» проблему раньше, чем она стала критической. Этот успех дал нам первый пилотный проект и уверенность в правильности выбранного пути.
Планы на будущее
Мы не планируем останавливаться на достигнутом. Следующий шаг — научить систему не просто находить аномалию, но и распознавать конкретный источник проблемы: вышедший из строя подшипник, повреждённую шестерню, утечку газа или пара. Для этого мы активно набираем библиотеку «звуковых отпечатков» различных дефектов и работаем над алгоритмами спектрального анализа, которые позволят проводить диагностику ещё точнее.
Если вам интересно следить за развитием нашего проекта, добро пожаловать в Instagram или пишите мне: @ni_meleshko. ?
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Видеть звук в реальном времени: как новая технология помогает в дефектоскопии.