超音波探知はどのように機能するのですか？

超音波探知の世界では、音は多くの重要な情報を伝達する。私たちがすべきことは、ただ耳を傾けることだけだ。

PROSARISソリューションの中核には、超音波センサー（超音波放射を検出できるデバイス）が含まれています。このセンサーを「Puck」と呼びます。Puckには、超音波異常を「聞き取る」ことができる24個のMEMS（マイクロ電気機械システム）マイクロホンが搭載されており、独自の配置と処理により、その性能は計り知れません。Puckはタブレットやモバイルデバイスに接続され、検出された超音波周波数が画面に表示されます。これにより、超音波放射の発生源を正確に特定できます。超音波検出ツールが、検出対象の問題の種類に合わせて適切な周波数範囲に設定されていることを確認することが重要です（たとえば、圧縮空気漏れは36～42kHz付近の周波数を放射します）。ただし、漏れ検出では、問題の深刻度を判断するためにデシベル値を観察することが重要です。たとえば、軽微な空気漏れと深刻な空気漏れはどちらも周波数が約39kHzですが、デシベル値は軽微な漏れでは低く、深刻な漏れでは高くなります。さらに、超音波の問題には客観的なデシベル値というものは存在しません。検出する距離と角度によって大きく左右されるからです。例えば、同じ漏水箇所を1メートル真正面から検出した場合、8メートル離れた45度の角度から検出した場合よりもデシベル値ははるかに高くなります（これは信号の「距離に反比例する減衰法則」によるものです）。PROSARISは一般的に約10メートル以内の超音波問題の検出に優れていますが、正確な測定を行うためには、少なくとも30センチ以上離れて測定するようにしてください。

OL2 PuckとPROSARISアプリ

PROSARISには、検出周波数範囲の調整、dBレベルの記録、損失額の計算など、多くのスマートな機能が搭載されています。PROSARISソリューションとこれらの機能の詳細については、さまざまな製品ページをご覧ください。ただし、このテーマに関連する機能が1つありますので、ここではさらに詳しく説明します。PROSARISが提供するデフォルトの検出モードはビジュアルモードです。上の画像に示すように、超音波周波数の方向がタブレットのカメラフィードに重ねて表示されるため、軌跡をたどって発信源に集中することができます。ただし、2つ目の検出モードとしてオーディオモードも提供しています。

ダウンコンバージョンプロセス

前回のブログで学んだように、私たちは超音波領域の音を聞くことができません。では、オーディオモードはどのように機能するのでしょうか？この疑問に答えるために、ヘテロダインダウンコンバージョンについて学びましょう。

簡単に言うと、ヘテロダインダウンコンバージョンとは、音波の一部をある周波数帯域からより低い周波数帯域へシフトさせる技術です。例えば、25kHz～45kHz（超音波）の録音音を0Hz～20kHz（可聴域）にダウンシフトすることで、実際に音を聞くことができるようになります。周波数帯域の幅は20kHzのままですが、可聴域へとシフトされたのです。

ダウンコンバージョンプロセスの視覚的表現

Puckは視覚モードと音声モードを切り替えることができるため、通常は人間の可聴域外である超音波周波数帯域で何が起こっているかを正確に聞き取ることができます。

他にも様々な技術が存在しますが、当社独自のヘテロダイン方式は、スペクトル品質を維持した高忠実度オーディオを実現し、故障状態を示す高調波成分のより高度な後処理分析を可能にすることが分かりました。そして、その音質は素晴らしいものです。