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Gestão de Assinatura Acústica

As técnicas de detecção e identificação acústica são mais avançadas e sofisticadas. A HBK tem uma solução integrada para monitoramento de vibração e ruído de submarinos e outras embarcações onde a gestão da assinatura acústica é vital.

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Desafios na Gestão da Assinatura Acústica

As técnicas de detecção e identificação acústica tornaram-se continuamente mais avançadas e sofisticadas. À medida que evoluem, as estratégias de furtividade acústica também devem evoluir. Para manter a discrição acústica, todas as fontes de ruído de uma embarcação devem ser consideradas, incluindo pessoal, equipamentos a bordo e cavitação, bem como a assinatura de ruído radiada da embarcação como um todo.

A HBK tem ampla experiência com acústica subaquática e soluções de teste que podem ser usadas em tarefas específicas de aplicação, desde investigar, analisar e identificar fontes de ruído até validar designs avançados.

O Sistema de Monitoramento de Auto-ruído da HBK (SNMS) é uma solução integrada, instalada permanentemente, para monitoramento de vibração e ruído de submarinos e outras embarcações onde a gestão da assinatura acústica é vital.

Baseado na plataforma PULSE™ da HBK, que é Comercial-off-the-Shelf (COTS), o SNMS integra hardware de aquisição de dados LAN-XI e aplicações de software PULSE para fornecer uma solução totalmente integrada para monitorar e analisar fontes de ruído.

Sugestão de sistema

O SNMS realiza monitoramento e análise de ruído gerado por estruturas e cavitação na embarcação submarina ou de superfície, a partir de uma série de matrizes de sensores instaladas em posições selecionadas ao longo da embarcação. O objetivo é ajudar a equipe do navio a manter uma assinatura de baixo ruído.

Funções do Sistema de Monitoramento de Auto-ruído da HBK (SNMS)

As principais funções do SNMS são as seguintes:

Medir a vibração do casco, e o ruído hidrodinâmico;
Monitoramento, gravação, análise e escuta das várias fontes de ruído dentro do navio para fins de realizar vigilância de ruído e monitoramento de cavitação;
Monitoramento contínuo e automático para garantir que os limites para ruído de banda larga (terceira oitava) e ruído de banda estreita não sejam excedidos;
Gravação e armazenamento dos espectros medidos para recuperação subsequente para exame ou comparação com outros registros semelhantes;
Fornecer instalações onde um operador possa configurar e controlar as funções do SNMS, e exibir os resultados das várias medições, análises e gravações;
Fornecer uma interface de rede para sistemas de comando e controle para troca de dados/informações de alarme, e para acesso remoto ao sistema de monitoramento de ruído próprio;
O sistema compreende transdutores instalados permanentemente (acelerômetros montados no casco e hidrofones externos), fonte de alimentação do transdutor, aquisição de dados, análise de dados, armazenamento e exibição e interface de dados.

Arquitetura do sistema SNMS – os principais componentes do sistema são os front-ends LAN-XI, que podem ser localizados em diferentes posições ao longo do navio.

Funcionalidades dos Módulos LAN-XI

As unidades de aquisição de dados LAN-XI fornecem uma faixa de entrada de dinâmica muito alta. Desde os sussurros mais silenciosos até os estrondos mais altos, a tecnologia de entrada DYN-X de 160 dB da Brüel & Kjær garante que a faixa de entrada das unidades esteja sempre otimizada – evitando sobrecargas de alto nível ao mesmo tempo em que utiliza o extremo piso de ruído baixo.

A família de hardware LAN-XI compreende vários tipos de módulos, otimizados para diferentes aplicações. Módulos estão disponíveis que podem medir até 25,6, 51,2, 102,4 e 204,8 kHz (com uma frequência de amostragem correspondente de 65,5, 132, 264 e 528 kHz, respectivamente).

A interface entre o hardware de aquisição de dados e a estação de trabalho de aquisição é via tecnologia padrão TCP/IP. Isso oferece a flexibilidade de usar transmissão padrão de cobre/fibra, proporcionando redes redundantes de alta velocidade.

A alimentação por Ethernet (POE) significa que a energia necessária para cada módulo de entrada é transportada pelos cabos LAN em vez de por cabos de energia separados. Isso minimiza o número de cabos necessários e resulta em menor custo, menos tempo de inatividade, manutenção mais fácil e maior flexibilidade de instalação.

O protocolo de rede LAN padronizado pelo IEEE é usado para sincronizar os diferentes módulos no sistema com precisão de sub-microsegundo. Isso pode ser usado com qualquer módulo LAN-XI, seja como autônomo, em um quadro ou em um sistema distribuído. Todos os módulos distribuídos ao longo do navio podem ser sincronizados usando a mesma fiação LAN que o sinal e a alimentação do módulo.

Na estação de controle central, os operadores têm acesso imediato a todos os canais de sensor no sistema, e é a partir deste local que a análise e o gerenciamento de dados ocorrem. A estação de trabalho executa um conjunto completo de software de aplicação PULSE, que compreende muitas funções e exibições, como análise de terço de oitava, FFT de banda estreita, cascata, análise Demon e Lofar, e muito mais.

A operação completa do SNMS é controlada por um aplicativo dedicado. Uma interface de usuário para o cliente normalmente forneceria:

Configuração do sistema
Escaneamentos automatizados e iniciados pelo usuário
Capacidade de ouvir qualquer sinal
Indicação de Avisos/Alarmes
Análise detalhada de sinal e solução de problemas

A estação de trabalho é otimizada para gerenciar o grande fluxo de dados e os requisitos de análise em tempo real exigidos pela aplicação.

Benefícios de usar Módulos HBK LAN-XI

Normalmente, os módulos LAN-XI são distribuídos ao redor do navio em locais adequados próximos aos sensores para garantir máxima flexibilidade e curtas distâncias de fiação de sinal analógico cara.

Os módulos são unidades robustas e extremamente compactas, bem adequadas para montagem nos espaços frequentemente quentes e confinados de um submarino. Os módulos LAN-XI fornecem toda a funcionalidade de aquisição de dados, alimentação e condicionamento:

Aquisição de sinais de acelerômetros e hidrofones
Fornecendo energia para acelerômetros e hidrofones em array
Condicionamento, filtragem e amplificação de sinais
Realizando a conversão de analógico para digital em sinais, com filtragem anti-aliasing adequada
Transmitindo sinais para a estação de controle central via LAN

Os módulos são robustos

The modules are robust, extremely compact units well suited for mounting in the often hot and confined spaces of a submarine.

Benefícios do uso de Monitoramento de Áudio

Níveis altos de vibração podem ser analisados 'no local' usando ferramentas detalhadas de análise de vibração, e bandas de níveis de tolerância de aprovação/reprovação podem ser configuradas.

Para aplicações como testes acústicos no mar, pesquisas de ruído e medição de distância, os requisitos para o sistema de medição/análise podem ser de natureza mais temporária, em vez de uma instalação permanente. Aqui, entre 300 e 400 sistemas de canal (ou mais) são usados como sistemas 'de transporte' para realizar tarefas específicas com tempo limitado. Os módulos de aquisição de dados estão frequentemente localizados em racks portáteis para facilitar o uso, em vez de serem distribuídos ao redor do navio. A gama completa de ferramentas de análise PULSE está disponível para qualquer tarefa desafiadora de medição e análise.

O SNMS é baseado em equipamentos Comerciais de Prateleira (COTS) com uma arquitetura que explora o desenvolvimento de processamento comercial. Isso facilita a manutenção regular tanto de software quanto de hardware, com impacto mínimo na programação de submarinos, enquanto simplifica práticas de manutenção, suporte ao sistema e treinamento.

O uso de equipamentos COTS reduz o custo total de propriedade em comparação com sistemas personalizados anteriores, atendendo plenamente às demandas do século XXI por inovação tecnológica, adaptabilidade e obsolescência.

Uma função de monitor de áudio fornece aos operadores a capacidade de ouvir qualquer sinal de qualquer sensor. Isso é especialmente útil para monitorar a cavitação.

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