声成像技术

声成像技术 声成像（Acoustic imaging）是基于传感器阵列 测量技术， 通过测量一定空间内的声波到达各传感器的信号相位差异， 依据相控阵原理确定声源位 置，测量声源的幅值，并以图像的方式显示声源在 空间的分布，即取得空间声场分布云图-声像图，用 图像的颜色和亮度代表声音的强弱，然后再将声像 图与阵列上配装的摄像装置所拍的视频图像以透 明的方式叠合在一起，就形成了可直观判断被测物 体产生噪声的位置及声音辐射的状态的动态图像。 声成像的研究始于 20 世纪 20 年代末期，最早 使用的方法是液面形变法，随后相继出现了主动声 成像、扫描声成像和声全息等成熟的方法并诞生了 多种商业化的产品。 本文中笔者所用声成像的声相仪技术主体部 分是声传感器阵列和阵列信号采集分析单元及阵 列信号分析软件。 传感器阵列是一定数量性能稳定 的传感器固定分布在一个具有较好刚性的平面螺 旋型框架上，阵列上的所有传感器均经过了一致性 的误差校正，每个传感器加微型前置放大器即为一 个单独的阵元，各自独立的收集声信号；阵列信号 采集分析单元由适配器和信号处理与采集仪组成， 它将所有放大后的传感器信号采集后进行处理，并 输入到计算机中；阵列信号分析软件针对阵列上所 有传感器信号， 计算出空间各点处的声音强度，并 以图像形式显示出来，配合视频图像叠加显示后可 以清晰地看出实测物体的哪些部位产生了声音利用阵列的精确噪声源定位和显示功能，可以 分析物体（设备）产生声音的来源，进而分析可能的 产生原因，进而对设备进行精确的故障诊断。 与声 相仪相似的测试噪声强度在空间分布的方法还有 声全息法， 其优点是低频段的分辨率是固定的，但 通常要求传声器的阵列面积至少和被测物体的表 面一样大，且要求传声器和被测物体之间的距离小 于所测声音的波长，实际应用中声全息法的测量条 件很难被满足。