Análisis del espectro de audio: Software de PC vs Analizador de espectro de hardware

El factor decisivo entre el analizador independiente o la tarjeta de sonido son las frecuencias que le interesan.

  

Grabaré el sonido que hace con un micrófono (suena diferente si está calibrado correctamente que si no lo está),

Si la diferencia es audible, esto significa que las frecuencias que desea medir son inferiores a 20 kHz, lo que significa que el equipo de audio funcionará. Esta es una buena noticia, ya que está disponible y es barata.

¡No uses un analizador de espectro de RF para esto! Primero, no hay necesidad de pagar por el ancho de banda adicional que no necesita, y en segundo lugar, tienen límites de ancho de banda inferiores que pueden no ser adecuados para usted. Tampoco hay necesidad de equipo especializado.

Una tarjeta de sonido (o conector de entrada de audio) en una PC, tableta o teléfono debería funcionar bien. Si tiene problemas de ruido, el culpable más probable sería un preamplificador de micrófono barato en su hardware, así que considere un preamplificador externo o un micrófono con preamplificador integrado. ¡Prueba la solución más barata primero!

Lo más probable es que su problema sea cómo obtener una buena señal , lo que significa que seleccione el micrófono / sensor, el preamplificador y la técnica adecuados.

Si el sonido está en el aire, entonces funcionará un micrófono. Sin embargo, si está interesado en las vibraciones (p. Ej., Para revisar un rodamiento), un transductor piezoeléctrico o un acelerómetro aplicado al chasis de la máquina captará las vibraciones mucho mejor, mientras ignora el ruido del aire. ¿Por qué no una pastilla de guitarra piezo? O tal vez un micrófono direccional. O dos micrófonos y tomar la diferencia entre las señales. Una buena adquisición es esencial, es mucho más fácil trabajar con una señal limpia.

Así que piense de dónde proviene el sonido que desea adquirir, de dónde proviene el ruido que desea ignorar y decida qué sensor necesita.

Hay varios paquetes de software agradables para mostrar FFT en tiempo real en una PC. Pruebe analizador visual (gratis), por ejemplo. . Si puede ver las diferencias en el espectro, puede escribir un poco de software para adquirir la señal, FFT y detectar automáticamente las cosas relevantes. Usaría Python + Scipy para esto, ya que tiene herramientas de procesamiento de señales potentes y convenientes. O explota una aplicación de afinación de guitarra como dice Henry.

Personalmente recomendaría usar una PC por varias razones.

Desde un punto de vista monetario, si actualmente hay suficiente información para identificar problemas usando un oído entrenado, no es necesario un analizador de hardware costoso con ancho de banda extendido. La mayoría de los micrófonos solo están diseñados para medir 20 Hz - 20 kHz. Probablemente pueda comprar una modesta configuración de interfaz / preamplificador con un micrófono, o simplemente obtener un micrófono USB que incluya todo ese hardware incorporado para simplificar.

Si tiene experiencia en el procesamiento de señales aplicadas, incluso podría escribir un python / MATLAB / etc. Script que automatizaría todo este proceso. Esta opción no sería posible con un analizador de hardware.

Solo como un lado si eres nuevo en las mediciones de audio: la clave será enfocarte en la repetibilidad. Obtenga una buena medición de una máquina calibrada correctamente y asegúrese de haber anotado el procedimiento exacto para que no haya diferencias en la FFT debido a cambios en la configuración. La acústica de la sala puede ser importante aquí, sin embargo, si coloca el micrófono lo suficientemente cerca, debería poder aislar el sonido directo lo suficiente. También puede elegir un micrófono direccional para facilitar esta tarea (cardiod / supercardiod / shotgun ).

En estos días, cualquier hardware de entrada de audio será perfectamente aceptable. Incluso la entrada de la tarjeta de sonido a su PC normalmente estará bien; Si gastas unas decenas de dólares en una caja de entrada de audio "adecuada", está garantizado. El circuito de entrada de micrófono y los ADC no han sido un factor limitante para el audio durante al menos una década, y cualquier PC podrá convertir eso en un gráfico de frecuencia.

¡El micrófono es crítico sin embargo! Cada micrófono es diferente. Si desea que su calibración valga algo, necesita un micrófono de medición diseñado adecuadamente. Todos los demás micrófonos están diseñados para tener no linealidades en su respuesta, ya sea para hacerlos agradables al oído, para crear una respuesta polar u otras características. Un micrófono de medición está diseñado para ser el mejor perfil omnidireccional posible con la menor coloración posible para ese sonido.

No tienen que ser caros. Si solo quiere "lo suficientemente bueno", un Behringer ECM8000 o similar sería perfectamente adecuado. Si sus clientes desean calibraciones que se puedan rastrear correctamente, es posible que necesite algo mejor como un Beyer MM-1 con un perfil de calibración suministrado de fábrica. Supongamos que not simplemente puedes lanzar cualquier micrófono al azar y hacer que funcione correctamente.

(Editar: los micrófonos de medición son siempre micrófonos de condensador / condensador de diafragma pequeño. Esto significa que su hardware de entrada de audio debe poder suministrar alimentación fantasma. Asegúrese de haber comprobado este es el caso).

Tampoco olvides el montaje del micrófono. El micrófono será bastante bueno para ser omnidireccional, pero es posible que el equipo no lo sea, según cómo salga el ruido de los orificios de la maquinaria y qué partes resuenen de qué manera. Debe montar el micrófono en el mismo lugar en relación con la maquinaria cada vez. También necesita que la base no transmita ruido / vibración de la maquinaria al micrófono. Un buen soporte (por ejemplo, un Rycote Lyre) puede costar más que el micrófono.

Una PC puede hacer análisis de espectro del sonido capturado. Un analizador de espectro de hardware puede hacer un mejor trabajo, por lo que depende de qué tan bueno debe ser el análisis. La PC probablemente estará bien, por un par de razones:

• Solo intentas ser tan bueno o un poco mejor que una persona que escucha y juzga. La PC es mucho mejor que un oído humano al hacer evaluaciones cuantitativas de un sonido

• Gran parte del costo de un buen analizador de espectro es la capacidad de trabajar en altas frecuencias por encima de las que podemos escuchar. Si te estás quedando en el rango de audio, entonces no necesitas eso.

Así que lo intentaría con una PC. Consigue un micrófono decente también. Y solo si eso no funciona, considere un analizador de espectro.

Una PC (la unidad principal) tiene varios suministros de conmutación además de mucha lógica de conmutación. Estos contribuyen tanto a la interferencia conducida como a la irradiada.

Mientras que, un analizador de espectro autónomo o basado en DSO está diseñado para tener una baja interferencia y un excelente blindaje para evitar la captación de fuentes externas. Entonces, en general tendrán un rendimiento superior.

Si desea ahorrar dinero y obtener un rendimiento razonable, eche un vistazo a un DSO USB con mayor resolución / ADC más silencioso. Es posible que tengan un mejor rendimiento que la tarjeta conectada en una de las ranuras PCIe

He utilizado Visual Analyzer con un micrófono de mano Sony de $ 10 conectado a la tarjeta de sonido de mi computadora portátil, funcionó bien para ayudarme a determinar que el zumbido de un amplificador de tubo estaba relacionado con la línea de alimentación, algunos a 60 Hz, más a 120 Ha y 180 Hz. Difícil de filtrar, pero minimizable al jugar con el nivel de voltaje de los elementos del calentador de algunos de los tubos.

No tengo idea si funciona con Win10. Creo que tenía Win Vista en una computadora portátil vieja cuando la estaba usando. enlace

Por supuesto, los analizadores de espectro de hardware son mejores. La razón de esto es que no convierten la onda de audio en unos y ceros, por lo que son analógicos y no hacen ninguna codificación. Si lo hacen lo hacen mucho mejor. Pero técnicamente puede usar software para PC si está grabando en un micrófono de alta calidad y no lo comprime (use un formato sin pérdida).