Psychoacoustic analysis of rock drilling

Abstract

Tässä diplomityössä tarkastellaan iskevän kallioporauksen tuottamia ääniä. Työn tarkoituksena on tutkia operaattorien porauksen ohjauksessa käyttämiä äänivihjeitä, tavoitteena on myös selvittää poralaitteen ohjauksen kannalta keskeiset äänivihjeet mahdollisen etäohjauksen toteuttamiseksi.

Työn alussa esitellään audiosignaalinkäsittelyn sekä psykoakustiikan peruskäsitteitä, tämän jälkeen tarkastellaan porausprosessia yleisellä tasolla. Seuraavaksi tarkastellaan projektin aikana suoritettuja audio- ja hydrauliikkamittauksia. Mitattujen äänisignaalien perusteella luodaan eri poraustilanteita edustava ääninäytejoukko, jota käytetään kuuntelukokeen ääninäytteinä.

Kuuntelukokeen tarkoituksena on selvittää minkälaisia porausprosessin vaiheita operaattorit kykenevät tunnistamaan pelkästään äänivihjeiden avulla. Tämän lisäksi pyritään selvittämään mikäli operaattorit kykenevät tulkitsemaan äänivihjeitä paremmin kuin vertailuryhmänä oleva tuotekehitysinsinööreistä koostuva maallikkoryhmä. Kuuntelukokeen yhteydessä suoritetaan haastattelututkimus, jonka avulla pyritään keräämään tietoa yleistä porausprosessiin liittyvistä, sekä porausprosessin ohjauksen kannalta olennaisista äänivihjeistä.

Signaalianalyysin keinoin pyritään selvittämään poraustilanteisiin liittyvistä audiosignaaleista laskettujen piirteiden informaatiosisältöä. Audiosignaalinkäsittelyssä käytetään sekä akustisia että psykoakustisia piirteitä. Lopuksi lasketuille piirteille suoritetaan pääkomponenttianalyysi, jonka avulla tarkastellaan piirteiden ja poraustilanteiden välisiä yhteyksiä.

Kuuntelukokeen tulosten perusteella voidaan sanoa, että äänivihjeiden avulla voidaan tunnistaa ja luokitella poraustilanteita. Normaalin poraustilanteen tuottamat äänivihjeet ovat tutuimpia porauksen ammattilaisille, vaikeammin tunnistettavat poraustilanteet havaitaan normaalista poikkeaviksi suurimmassa osassa tapauksista.