超声声学摄像仿生麦克风SoundCam Bionic M

一、硬件基础：仿生阵列与采集系统

1. 麦克风阵列（核心硬件）

• 规格：直径 100cm，112 个 MEMS 麦克风，7 组可拆卸臂（1 分钟内可部署）

• 仿生设计：非均匀优化分布，模拟人耳 / 生物听觉系统，兼顾低频（40Hz 起） 与高空间分辨率

• 参数：24 位 ADC、48kHz 采样率、频率范围10Hz–24kHz、动态范围约33–120dB

• 优势：覆盖可听 + 部分超声，适合工业噪声、泄漏、振动、电晕等检测

2. 集成采集与光学系统

• 内置高速采集与处理单元，无需外接设备

• 同步光学摄像头：实时拍摄场景，用于声源 - 图像叠加

• 手持 / 移动设计，支持现场快速定位

二、工作原理：从声波到声学图像（四步流程）

1. 声场同步采集

• 112 个麦克风同时采样，捕捉各点声压信号

• 利用波程差产生的时间差 / 相位差，记录空间声场信息

2. 信号预处理

• 放大、滤波、去噪、同步校准

• 提取每个麦克风的幅度、相位、到达时间

3. 核心算法：双模式定位（Bionic M 关键）

（1）远场：波束成形（Beamforming）

• 对所有麦克风信号做延迟 - 求和 / 加权叠加

• 对空间每个方向 “形成指向性波束"，增强该方向信号、抑制其他方向噪声

• 计算每个方向的声功率 / 声压级，生成声学热力图

• 适用：≥250Hz、远距离（如风机、厂房、交通噪声）

（2）近场：声学全息（Near-field Acoustic Holography）

• 基于惠更斯原理，用阵列测量的近场声压反演声源表面振动 / 声强分布

• 可重建3D 声场，定位近距离、小尺寸声源（如设备缝隙、管道泄漏、局部振动）

• 适用：≥40Hz、近距离（≤几米）精密检测

4. 可视化与输出

• 算法输出：声源位置坐标、声压级（dB）、频率成分

• 叠加到光学图像：用彩色热力图 / 等高线标记声源（红 = 强、蓝 = 弱）

• 实时显示（帧率可达100fps），支持录像、频谱分析、报告导出

三、关键技术特点

1. 双模式兼容：远场波束成形 + 近场全息，覆盖40Hz–24kHz全频段

2. 仿生分布：112 阵元优化布局，比均匀阵列分辨率更高、旁瓣更低

3. 实时成像：内置处理，现场即看，无需后处理

4. 高动态：弱信号（33dB）与强噪声（120dB）均可测量

5. 灵活部署：可拆卸臂，便携 + 快速架设

四、典型应用场景

• 工业设备：电机、泵、齿轮箱噪声源定位、振动异常检测

• 泄漏检测：气体 / 真空泄漏、阀门内漏（超声 + 可听）

• 电力：电晕 / 局部放电定位（GIS、变压器、开关柜）

• 交通 / 建筑：道路 / 轨道噪声、建筑隔声、空调通风噪声

• 新能源：风机叶片、塔筒、逆变器噪声与故障

五、与普通麦克风 / 阵列的区别