Comparación de tres filtros digitales lineales aplicados para mejorar la calidad del campo acústico medido
Autores: Rodrigues, Estevão Patricio; Santos, Djalma Simões dos; Buiochi, Flávio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Comparación de tres filtros digitales lineales aplicados para mejorar la calidad del campo acústico medido
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería General
Palabras clave
Campos acústicos
Transductores ultrasónicos
Hidrófono
Filtros
Reducción de ruido
Distorsión de la señal
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
La medición de los campos acústicos generados por transductores ultrasónicos es importante para determinar la longitud focal, la resolución lateral y las amplitudes de los lóbulos laterales y de rejilla. El campo acústico comúnmente se caracteriza por un conjunto de escaneos utilizando un hidrófono de aguja. La salida del hidrófono puede conectarse a un filtro analógico para mejorar la señal. Sin embargo, el filtro analógico podría no ser suficiente para evitar los ruidos que distorsionan las señales. Alternativamente, los filtros digitales lineales pueden ser ventajosos para mejorar la caracterización del campo acústico. En este trabajo, se investigaron tres filtros: promedio móvil (MA), ventana de Hamming de paso de banda (HW) y ventana de Blackman de paso de banda (BW). Los filtros fueron implementados y evaluados en términos del error cuadrático medio (RMSE) del campo de sonido medido, que fue filtrado, en relación con el campo acústico simulado (estándar de oro). Como un compromiso entre el filtrado efectivo y la no distorsión de la señal, se propuso un método para modelar la longitud del núcleo de MA. Todos los filtros redujeron el ruido del campo acústico medido. Los filtros HW y BW fueron más efectivos (RMSE = 4.01%) que el filtro MA (RMSE = 4.28%). A pesar de la pequeña diferencia cuantitativa, las comparaciones de los campos acústicos mostraron mejoras cualitativas.
Descripción
La medición de los campos acústicos generados por transductores ultrasónicos es importante para determinar la longitud focal, la resolución lateral y las amplitudes de los lóbulos laterales y de rejilla. El campo acústico comúnmente se caracteriza por un conjunto de escaneos utilizando un hidrófono de aguja. La salida del hidrófono puede conectarse a un filtro analógico para mejorar la señal. Sin embargo, el filtro analógico podría no ser suficiente para evitar los ruidos que distorsionan las señales. Alternativamente, los filtros digitales lineales pueden ser ventajosos para mejorar la caracterización del campo acústico. En este trabajo, se investigaron tres filtros: promedio móvil (MA), ventana de Hamming de paso de banda (HW) y ventana de Blackman de paso de banda (BW). Los filtros fueron implementados y evaluados en términos del error cuadrático medio (RMSE) del campo de sonido medido, que fue filtrado, en relación con el campo acústico simulado (estándar de oro). Como un compromiso entre el filtrado efectivo y la no distorsión de la señal, se propuso un método para modelar la longitud del núcleo de MA. Todos los filtros redujeron el ruido del campo acústico medido. Los filtros HW y BW fueron más efectivos (RMSE = 4.01%) que el filtro MA (RMSE = 4.28%). A pesar de la pequeña diferencia cuantitativa, las comparaciones de los campos acústicos mostraron mejoras cualitativas.