Tests acoustiques des tonalités d’alarme dans les appareils fabriqués
De plus en plus d’appareils dans les domaines de la maison, de la santé et de l’industrie interagissent acoustiquement avec leurs utilisateurs : haut-parleurs intelligents, respirateurs médicaux ou systèmes d’alarme vocaux, etc. Les signaux d’alarme vont de simples bips et sirènes, en passant par des séquences de tonalités ou des mélodies standardisées, jusqu’à des instructions vocales préenregistrées ou même générées synthétiquement. Pour les fabricants des appareils qui génèrent de tels signaux, la question se pose de savoir comment ces signaux acoustiques parfois complexes peuvent être contrôlés de manière fiable en termes de qualité ?
Bien qu’une mesure du niveau sonore soit généralement suffisante pour les signaux de sirène simples, pour les appareils « parlants », tels que les haut-parleurs intelligents, vous pouvez avoir besoin d’un système de test plus sophistiqué (décrit ci-après).
Dans cet article, nous nous concentrons principalement sur le type d’appareil le plus couramment utilisé, à savoir la vérification des séquences de tonalités ou des mélodies standardisées. Plus précisément, nous examinons les tonalités d’alarme des dispositifs médicaux, telles que celles décrites dans la norme CEI 60601-1-8 pour les respirateurs.
Le tableau suivant présente certaines de ces séquences de tonalités qui, selon l’état du patient, font référence à l’indication médicale actuelle ou à son urgence.
| Cause | Priorité moyenne | Priorité élevée |
|---|---|---|
| Général | c c c | c c c – c c |
| Cardiaque | c e g | c e g – g C |
| Perfusion artificielle | c f# c | c f# c – c f# |
| Ventilation | c a f | c a f – a f |
| Oxygène | C b a | C b a – g f |
| Température / Fourniture d’énergie | c d e | c d e – f g |
| Administration de médicament ou de liquide | C d g | C d g – C d |
| Défaillance de l’équipement ou de l’alimentation | C c c | C c c – C c |
Tonalités d’alarme pour l’équipement médical
De plus, le calendrier exact de ces séquences est également normalisé, comme on peut le voir sur le schéma ci-dessous.
Définition de la synchronisation des tonalités d’alarme
Par conséquent, trois paramètres doivent être vérifiés :
- La fréquence des tonalités individuelles
- Les niveaux des tonalités générées
- L’ordre et la durée des tonalités et les pauses entre elles
0:00 /0:00 0:00 /0:00
Fréquences et niveaux
La mesure simultanée de la fréquence et du niveau est généralement facile à réaliser. Cela doit également déterminer la raideur des fronts montants ou descendants et la durée des tonalités individuelles.
Le plus grand défi avec cette mesure est d’amener l’analyseur à se déclencher au début de chaque impulsion entrante, c’est-à-dire à reconnaître correctement le début du son et à déclencher les différentes mesures aux moments appropriés.
La séquence de tonalités
La séquence ordonnée de tonalités doit être vérifiée. Ainsi, l’appareil de mesure doit non seulement reconnaître les tonalités individuelles et mesurer leurs paramètres, mais également vérifier l’exactitude de la séquence.
Mise en œuvre pratique
Toutes ces tâches peuvent être effectuées à l’aide d’un appareil de mesure programmable, avec un PC ou un API comme contrôleur de séquence. Pour la mise en œuvre pratique, nous allons maintenant examiner deux types différents d’appareils de mesure :
- Un appareil de laboratoire (FX100)
- Un analyseur acoustique portable (XL2)
A) Appareil de mesure de laboratoire
Les appareils de mesure de laboratoire modernes, tels que le FX100, disposent d’un large éventail de fonctions qui répondent aux exigences ci-dessus, mesurant la fréquence et le niveau ainsi que la détection des fronts d’impulsion. Ces mesures sont transmises via une interface de données (par exemple, USB) à l’ordinateur de commande, qui calcule ensuite les résultats souhaités.
La configuration de test suivante montre un tel appareil de mesure ainsi que les accessoires nécessaires
FX100 avec microphone M2010
Il existe trois façons de mesurer :
- Mesures cadencées (par exemple, toutes les 100 ms) de l’amplitude et de la fréquence.
- Mesure continue du signal temporel en mode oscilloscope.
- Mesure du spectre du signal au fil du temps.
Dans les trois cas, le système de mesure corrèle ensuite les données reçues avec une courbe cible et prend une bonne/mauvaise décision en fonction du résultat. La question de savoir laquelle des trois méthodes de mesure ci-dessus est la mieux adaptée à l’application en question, ou quel logiciel doit contrôler la procédure, dépend de divers facteurs. Afin de réaliser une évaluation et une évaluation correctes ici, une connaissance approfondie du système de mesure et une expérience dans la mise en œuvre de méthodes de test industrielles sont nécessaires. Il est donc conseillé de rechercher et de mettre en œuvre une solution appropriée en étroite collaboration avec le fournisseur du système de test.
Exemple
Ce graphique ci-dessous montre le tracé fréquence-temps d’une tonalité d’alarme « Évasion » selon DIN 33404 et KTA 3901 qui est vérifiée à l’aide d’un analyseur audio FX100.
Fréquence vs. Temps du son d’alarme « Évasion »
0:00 /0:00
Mise en œuvre pratique
Pour la configuration de test, vous devez connecter l’entrée de l’analyseur audio FX100 à la sortie de l’amplificateur du générateur de tonalité d’alarme. L’instrument de test est utilisé en mode « Continuous Meter » et contrôlé par un progiciel dédié (voir la capture d’écran ci-dessous).
Corrélation du signal idéal (vert) et du signal mesuré (rouge)
Le panneau de mesure montre un tracé de la fréquence en fonction du temps, avec un signal d’alarme d’évacuation idéal (points verts) et les résultats acquis d’une mesure (points rouges).
La correspondance entre les données idéales et les résultats mesurés est calculée par un algorithme spécial, la « distance euclidienne », qui est exprimée par un seul nombre. Cette distance est finalement comparée à une limite supérieure, donnant ainsi le résultat global PASS/FAIL.
B) Analyseur acoustique portable
Contrairement aux appareils de table, la plupart des analyseurs acoustiques portables ont un ensemble moins étendu de fonctions de mesure. Néanmoins, certains de ces instruments, par exemple le XL2, sont plus que adaptés pour tester les tonalités d’alarme. Plus précisément, l’appareil de mesure peut être utilisé pour enregistrer la tonalité d’alarme et l’enregistrer en tant que fichier WAV. Ce fichier peut à son tour être transféré vers un PC et analysé plus en détail à l’aide d’un logiciel approprié. L’avantage de cette configuration est la détermination précise du niveau du signal à l’aide d’un appareil de mesure du niveau sonore calibré.
Voir également :
Modernisation d’un système de sonorisation complexe et critique pour la sécurité pour des tests périodiques
L’article décrit les considérations et la mise en œuvre de la modernisation d’une procédure entièrement automatisée, pour tester un système de sonorisation, dans un environnement critique pour la sécurité (une centrale nucléaire). Il y a plus de 4000 haut-parleurs, environ 200 amplificateurs ainsi que divers générateurs de signaux d’alarme qui doivent être testés chaque jour en quelques minutes. De plus, tous les microphones de la salle de commande sont vérifiés à l’aide d’une procédure semi-automatisée. Les procédures ont été conçues et configurées non seulement pour détecter de manière fiable les composants défectueux individuels, mais aussi pour ne produire aucune fausse alarme.
Auteurs : Schmidle, Gregor ; Schwizer, Philipp ; Häns, Winfried
Document AES numéro 9117