Imagerie sonique 3D

[invite50625854]

Bonjour,

Voilà encore une fois je rêve de développer un petit projet.
Mais cette fois j'aimerais bien m'y mettre (Proto/Idee < 0,001)
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Le projet :
L'idée serait de faire de l'imagerie 3D sonore.
Pour une résolution correcte, pour la discrétion, je souhaite travailler à haute fréquence sonore, 40 kHz.

L'idée serait d'envoyer des pulse sonores (si possible monocycle=1 sinusoïde seulement) ceux qui donne des pulses de 0,85 cm de long.

Ensuite d'enregistrer les échos avec 3 détecteurs (ou plus ).

Éventuellement déconvolution les signaux avec la réponse de référence. (pour obtenir des diracs dans la trace temporel à chaque obstacle)
Calculer l’inter-corrélation des 3 signaux S1(t1)*S2(t2)*S3(t3) donnera le niveau de signal de l'objet situé à t1/2, t2/2 et t3/2 de chaque détecteur.

Connaissant la position des détecteurs et de la source traduire (t1,t2,t3) en (O,x,y,z) et affecte un niveau de pixel proportionnelle à la valeur d’inter-corrélation.
La profondeur de champ reconstruit qq 10 de mètre, la résolution angulaire 10 cm à 10 m mais étant donné les produits disponible sur le marché (et à bas-cout) je cherche justement à déterminer de la profondeur max envisageable.
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Pour la détection j'ai trouvé ce composant : http://www.ekulit.de/fileadmin/Bilde...%20A-14P20.pdf
2 quantités bizarre :

Transmitting S.P.L. (Sound Pressure Level) >100 dB ? Il précise à 30 cm/10Vrms ,j'en ai déduit que ce détecteur pouvait en fait être utilisé aussi en émetteur. Ai-je raison ? (Il précise aussi que 0 dB correspond à 20 µbar, de fluctuation de précision)
Si j'ai raison je suis en mesure de calculer les µbar en fonction de la distance, j'imagine que les 10 Vrms corresponde a la valeur efficaces de la sinusoïde appliqué à l’émetteur ? Oui ?
Apparemment on peut monter cette tension jusqu'a 140 V en continu (40 kHz) soit 14 fois plus donc racine(14) fois plus de puissance (environ 6 dB de plus au départ)... (et peut être encore plus en monocycle).

Receiving sensitivity >-74 dB ? Il est précisé à 1V/µbar, à nouveau j'ai des doutes, si on applique une tension forte on améliore la sensitivité, mais ne s'agit il pas d'un tension continu ? Si oui pourquoi ce RMS ? Si je comprends en appliquant 1µbar on récupère -74 dB de la tension appliqué ?
En appliquant 140 V continu et en appliquant 1µbar d’oscillation, la tension de sortie vaut 10^(-74/20)*140 ? Es-ce correcte.

Bref, comme vous le voyez je ne connais pas grand aux grandeurs acoustique,
J'aimerais calculer dans un premier temps la longueur maximal entre émetteur et détecteur (face à face) que je peux espérer.
De plus, si il est possible d'utiliser ces petits détecteur en émetteur, (auquel cas j'aurais appelé ça transducteur à leur place mais bon) je pourrais utiliser ces composants montés dans des trompettes http://www.electronique-diffusion.fr...ducts_id=29863 (pour optimiser l'ouverture de l'antenne par rapport au champs désirée.)

Sinon un émetteur tel que celui ci : http://www.seas.no/index.php?option=...=82&Itemid=106 Fournit il vraiment une puissance colossale en comparaison de ce que j'ai montré avant ? (Il dise 85 dB mais ne précise ni la distance, ni le niveau de puissance du 0)... Et puis vu qu'il possédé une membrane, il est surement difficile d'envoyer des impulsions monocycle est surement ?

Voilà, ce projet ne verra probablement jamais le jour, de plus il me faut regarder les décalages temporelles reçus, en fonction de la distances entre détecteur et distance entre point sources pour les distance éloignée.
Mais avant tout une idée de la distance de champ me parait être la première étape.
Pour une antenne un objet en face à 10 mètres et un autre décalé de de 10 cm (largeur d'une tête humaine) donne un autre chemin qui correspond à un décalage temporelle de 1,6 µs soit seulement 21 degrée de déphasage à 40 kHz. Difficile mais surement jouable... Et il y a 3 antennes. Tous dépends de aussi de la technique utiliser. Si je déconvolus convenablement mon monocycle (dirac inférieur à la µs) ou que je regarde vers les mesures de déphasage.
Ensuite il y a plusieurs antenne (ce qui va améliorer la résolution aussi), j'aimerais qu'elle soit assez proche mais si il faut mettre 20 mètre de distance entre elle pour regarder une image 3D de 20*20*20m c'est pas si grave... Avec 4 antennes (de toute façon il y a 1 emeteur et 3 détecteur), on peut même imaginer faire une étape d'autocalibration, on a simplement à poser les antennes et on détermine leur position relative sans trop de soucis.
J'envisage un plan d'antenne fixe qui regarde devant, mais il est possible d'encercler la scène dans le cas de l'autocalibration...

Ce qui m'amuse c'est plutot le traitement de signal derrière...

Merci, à ceux auront pris le temps de lire ce français à vomir. Et encore plus à ceux qui prendront le temps de me répondre. Bien sur si c'est impossible merci de me le dire et surtout pourquoi.
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[phys4]

Le projet :
L'idée serait de faire de l'imagerie 3D sonore.
Pour une résolution correcte, pour la discrétion, je souhaite travailler à haute fréquence sonore, 40 kHz.

L'idée serait d'envoyer des pulse sonores (si possible monocycle=1 sinusoïde seulement) ceux qui donne des pulses de 0,85 cm de long.

Ensuite d'enregistrer les échos avec 3 détecteurs (ou plus ).

Éventuellement déconvolution les signaux avec la réponse de référence. (pour obtenir des diracs dans la trace temporel à chaque obstacle)
Calculer l’inter-corrélation des 3 signaux S1(t1)*S2(t2)*S3(t3) donnera le niveau de signal de l'objet situé à t1/2, t2/2 et t3/2 de chaque détecteur.

Connaissant la position des détecteurs et de la source traduire (t1,t2,t3) en (O,x,y,z) et affecte un niveau de pixel proportionnelle à la valeur d’inter-corrélation.
La profondeur de champ reconstruit qq 10 de mètre, la résolution angulaire 10 cm à 10 m mais étant donné les produits disponible sur le marché (et à bas-cout) je cherche justement à déterminer de la profondeur max envisageable.
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Bonjour,

Trois détecteurs permettront de déterminer la position d'un point dans l'espace, pour déterminer plusieurs points il faudra davantage de détecteurs.
Pour une image complète il suffit de savoir que le nombre de points de l'image résolue est égale au nombre de détecteurs.
Le radar a un avantage : sa directivité.

Transmitting S.P.L. (Sound Pressure Level) >100 dB ? Il précise à 30 cm/10Vrms ,j'en ai déduit que ce détecteur pouvait en fait être utilisé aussi en émetteur. Ai-je raison ? (Il précise aussi que 0 dB correspond à 20 µbar, de fluctuation de précision)
Si j'ai raison je suis en mesure de calculer les µbar en fonction de la distance, j'imagine que les 10 Vrms corresponde a la valeur efficaces de la sinusoïde appliqué à l’émetteur ? Oui ?
Apparemment on peut monter cette tension jusqu'a 140 V en continu (40 kHz) soit 14 fois plus donc racine(14) fois plus de puissance (environ 6 dB de plus au départ)... (et peut être encore plus en monocycle).

Receiving sensitivity >-74 dB ? Il est précisé à 1V/µbar, à nouveau j'ai des doutes, si on applique une tension forte on améliore la sensitivité, mais ne s'agit il pas d'un tension continu ? Si oui pourquoi ce RMS ? Si je comprends en appliquant 1µbar on récupère -74 dB de la tension appliqué ?
En appliquant 140 V continu et en appliquant 1µbar d’oscillation, la tension de sortie vaut 10^(-74/20)*140 ? Es-ce correcte.

Bref, comme vous le voyez je ne connais pas grand aux grandeurs acoustique,
J'aimerais calculer dans un premier temps la longueur maximal entre émetteur et détecteur (face à face) que je peux espérer.
De plus, si il est possible d'utiliser ces petits détecteur en émetteur, (auquel cas j'aurais appelé ça transducteur à leur place mais bon) je pourrais utiliser ces composants montés dans des trompettes http://www.electronique-diffusion.fr...ducts_id=29863 (pour optimiser l'ouverture de l'antenne par rapport au champs désirée.)

Sinon un émetteur tel que celui ci : http://www.seas.no/index.php?option=...=82&Itemid=106 Fournit il vraiment une puissance colossale en comparaison de ce que j'ai montré avant ? (Il dise 85 dB mais ne précise ni la distance, ni le niveau de puissance du 0)... Et puis vu qu'il possédé une membrane, il est surement difficile d'envoyer des impulsions monocycle est surement ?

Les grandeurs rms sont bien des valeurs efficaces. L'emploi d'impulsion monocycle n'est pas critique, à 40KHz, la longueur d'onde vaut 7,5 mm, un train de plusieurs cycles ne fera que peu de cm.
Au revoir pour la suite.

[invite50625854]

Oui merci pour c'est indication.

En revanche, je n'ai pas compris ta remarque sur le nombre de détecteur et de point image.

L'idée est d'envoyer une impulsion monocycle.
Celle ci va se réfléchir sur différente sources. (par exemple en 2D imaginons 5 cylindre (poteaux) dans le plan transverse)

Ces échos aux nombres de 5 (si on néglige les réflexions multiples) vont arriver sur 1 détecteur pour des temps différents. Idem pour les 2 autres détecteurs.

J'ai donc trois siguaux temporel qui comporte chacun 5 répliques (échos) de mon monocycle.

Ensuite en effectuant S1(t1)*S2(t2)*S3(t3) j'ai une fonction qui est généralement nulle, mais qui présente une jolie bosse si t1, t2, t3 sont les retard temporel de l'appartion d'un echos correspondant à une réflexion sur un même poteaux. Ne penses tu pas ?

C'est d'ailleurs un peu la même idée sous-jacente que la discussion sur le retournement temporel.

Es-ce faisable ? arrives tu à voir ce que je souhaiterais coder ?

[phys4]

L'idée est d'envoyer une impulsion monocycle.
Celle ci va se réfléchir sur différente sources. (par exemple en 2D imaginons 5 cylindre (poteaux) dans le plan transverse)

Ces échos aux nombres de 5 (si on néglige les réflexions multiples) vont arriver sur 1 détecteur pour des temps différents. Idem pour les 2 autres détecteurs.

J'ai donc trois siguaux temporel qui comporte chacun 5 répliques (échos) de mon monocycle.

Ensuite en effectuant S1(t1)*S2(t2)*S3(t3) j'ai une fonction qui est généralement nulle, mais qui présente une jolie bosse si t1, t2, t3 sont les retard temporel de l'appartion d'un echos correspondant à une réflexion sur un même poteaux. Ne penses tu pas ?

C'est d'ailleurs un peu la même idée sous-jacente que la discussion sur le retournement temporel.

Es-ce faisable ? arrives tu à voir ce que je souhaiterais coder ?

Il n'est en général pas possible d'identifier les échos et les sources. Prenons un exemple simple de deux source avec deux détecteurs.
Chaque détecteur reçoit deux échos, d1t1, d1t2, d2t1 et d2t2 nous pouvons considérer que d1t1 et d2t1 concerne les même source et de même pour les t2 ce qui donnera une solution. Mais nous pouvons avoir d1t1 et d2t2 pour un obstacle et les deux autres pour le second bstacle. Le problème a donc deux solutions et il faudra un troisième détecteur pour lever l'indétermination, etc...
Pour 5 obstacles, je te laisse dénombrer le nombre de possibilités.
J'avais fait ce type de calcul il y a bien longtemps et j'en avais déduit la règle approximative de la concordance du nombre de points image et du nombre d'informations différentes.

[A voir en vidéo sur Futura]

[phuphus]

Bonjour Youry,

Pour la détection j'ai trouvé ce composant : http://www.ekulit.de/fileadmin/Bilde...%20A-14P20.pdf
2 quantités bizarre :

Transmitting S.P.L. (Sound Pressure Level) >100 dB ? Il précise à 30 cm/10Vrms ,j'en ai déduit que ce détecteur pouvait en fait être utilisé aussi en émetteur. Ai-je raison ? (Il précise aussi que 0 dB correspond à 20 µbar, de fluctuation de précision)
Si j'ai raison je suis en mesure de calculer les µbar en fonction de la distance, j'imagine que les 10 Vrms corresponde a la valeur efficaces de la sinusoïde appliqué à l’émetteur ? Oui ?
Apparemment on peut monter cette tension jusqu'a 140 V en continu (40 kHz) soit 14 fois plus donc racine(14) fois plus de puissance (environ 6 dB de plus au départ)... (et peut être encore plus en monocycle).

Receiving sensitivity >-74 dB ? Il est précisé à 1V/µbar, à nouveau j'ai des doutes, si on applique une tension forte on améliore la sensitivité, mais ne s'agit il pas d'un tension continu ? Si oui pourquoi ce RMS ? Si je comprends en appliquant 1µbar on récupère -74 dB de la tension appliqué ?
En appliquant 140 V continu et en appliquant 1µbar d’oscillation, la tension de sortie vaut 10^(-74/20)*140 ? Es-ce correcte.

Pour les caracs de l'engin, les significations sont les suivantes :

- à 30cm dans l'axe, le bousin produit une pression sonore de 100dB (= 2Pa) pour 10V appliqués. La pression étant implicitement rms, la tension l'est aussi. Les 0.0002 µbar, autrement dit 20 µPa, représentent la pression acoustique de référence (le 0dB, quoi)
- pour les 140V, il y a une bizarrerie de typographie, mais je parie que p-P veut dire "peak-to-peak", donc crête à crête. Il est précisé que c'est pour des salves de 0.4 ms envoyées toutes les 10 ms. Cela nous fait donc 50 Vrms en salves avec rapport cyclique de 4%.
- Receiving sensitivity : la référence est fixée à 1V par µbar. Donc pour 1 µbar de pression acoustique captée, la tension récupérée aux bornes du récepteur / émetteur est de -74dB = 200 mV. Il n'y a pas de tension continue à appliquéer, tu as juste affaire à un transducteur qui transforme de la pression en tension à raison de 200mV / µbar.

Quant au tweeter SEAS, ce qui est donné est sa sensibilité pour 2.83 Vrms = 91 dB à 1m dans l'axe. Il peut tenir 90W en continu, soient environ 110 dB à 1m. Par contre, ça ne va pas dans les ultrasons.

Il n'est en général pas possible d'identifier les échos et les sources. Prenons un exemple simple de deux source avec deux détecteurs.
Chaque détecteur reçoit deux échos, d1t1, d1t2, d2t1 et d2t2 nous pouvons considérer que d1t1 et d2t1 concerne les même source et de même pour les t2 ce qui donnera une solution. Mais nous pouvons avoir d1t1 et d2t2 pour un obstacle et les deux autres pour le second bstacle. Le problème a donc deux solutions et il faudra un troisième détecteur pour lever l'indétermination, etc...
Pour 5 obstacles, je te laisse dénombrer le nombre de possibilités.
J'avais fait ce type de calcul il y a bien longtemps et j'en avais déduit la règle approximative de la concordance du nombre de points image et du nombre d'informations différentes.

Et en appliquant le principe de l'antennerie acoustique ? On applique aux signaux reçus par les 3 microphones des décalages permettant de "focaliser" l'ensemble sur une ligne précise de l'espace. En faisant varier ce décalage, on balaye le volume qui nous intéresse. On réussit à se ramener à un point et non à une ligne en tenant compte de l'instant d'émission du signal, et en prenant soin de ne pas avoir de recouvrement. Pour balayer 20m * 20m * 20m avec une précision d'environ 10cm et une salve toutes les 21ms (aller-retour sur 35m, soit la diagonale du cube) il faudrait environ 2 jours...

[invite50625854]

Bonjour,

Mais nous pouvons avoir d1t1 et d2t2 pour un obstacle et les deux autres pour le second bstacle. Le problème a donc deux solutions et il faudra un troisième détecteur pour lever l'indétermination, etc...

Oui je comprends cela, je comprends aussi qu'avec uniquement 3 détecteur (D,S,R) et plusieur source d'échos (>3) de nombreux "ghost" vont apparaitre, mais je ne suis pas si catégorique que toi, sur l'impossibilité d'une reconstruction à peu près correcte.

Si il y 4 sources d'échos et seulement 3 détecteur. On peut faire avec 2 détecteurs 4*4 synchronisation entre les pulses reçus, avec le troisième 4*4*4 pics peuvent apparaissent dans le signal. Mais on peut retirer les pics qui n'appartiennent pas à l'espace éclairé. On peut restraindre le décale temporel introduit dans la fonction d'autocorrélation.
Par exemple : D(t1)*S(t1+T)*T*R(t1+K) avec T et K les retard introduit sur les signaux enregistré par S et R. Connaissant t1 et la disposition des détecteurs il me parait possible de borner assez "étroitement" T et K cela va aussi retirer de très nombreuse "source fantome". Surement pas suffisament...

Il faudra donc que je fasse par moi-même les calculs pour constater (ou non) ta mise en garde, en tout cas merci de souligner que l'indétermination est surement plus forte que je ne l'imagine, cela me motive à tester ça sur papier.

Et un grand merci à Phuphus pour les explication détaillé des caractéristiques.

Des que j'ai 1 heure ou 2 je fais ce petits test (en 2D avec 3 sources et par exemple une 10aines de sources d'écho).

Affaire à suivre ?

[phuphus]

- Receiving sensitivity : la référence est fixée à 1V par µbar. Donc pour 1 µbar de pression acoustique captée, la tension récupérée aux bornes du récepteur / émetteur est de -74dB = 200 mV. Il n'y a pas de tension continue à appliquéer, tu as juste affaire à un transducteur qui transforme de la pression en tension à raison de 200mV / µbar.

Petite erreur de frappe, il faut lire 200 µV au lieu de 200 mV... Toutes mes excuses !