超声成像仪是一种可视化超声源定位设备,主要用于检测电力设施局部放电、高压气体管道或罐体泄漏、轴承故障异响等机械噪声。
声学成像仪即麦克风阵列(Microphone Array),也叫声相仪或声学相机。它由多个麦克风按照一定规律排列,通过阵列信号处理算法(如波束形成、Beamforming)生成声音在平面上的声压级分布,以彩色等高线图的方式实现声音可视化,通过照片或视频的方式显示被测物的声音分布,对声源进行定位,从而实现对局放和泄漏的定位。
手持式声学成像仪
固定式声学成像仪
声学成像仪模组与机芯
应用案例
型号 |
![]() DES-C136
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![]() DES-T163Pad
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![]() DES-X251Pad
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![]() DES-S162HH
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麦克风数量 | 136 | 163 | 251 | 162 |
频率范围 | 2 kHz - 100 kHz | 2 kHz - 100 kHz | 2 kHz - 100 kHz | 2 kHz - 96 kHz |
声成像带宽 | {'>'}90kHz | {'>'}90kHz | {'>'}90kHz | {'>'}90kHz |
显示屏尺寸 | 5吋 | 7吋 | 7吋 | / |
显示屏分辨率 | 1280 x 720 | 1920 x 1200 | 1920 x 1200 | / |
测试距离 | 0.08 - 130 m | 0.3 - 200 m | 0.3 - 200 m | 1 - 100 m |
微距声成像{'(<0.2m)'} | 支持 | 不支持 | 不支持 | 不支持 |
PRPD图谱 | 支持 | 支持 | 支持 | 不支持 |
局放类型检测 | 支持 | 支持 | 支持 | 不支持 |
最小可定位泄漏量 | 1.5m, 1.72bar, 0.25ml/s | 2.5m, 1.72bar, 0.25ml/s | 2.5m, 1.72bar, 0.25ml/s | / |
尺寸 | 150mm x 110mm x 80mm | 232mm x 165mm x 86mm | 232mm x 190mm x 86mm | 300mm x 225mm x 115mm |
重量 | < 800 g | 1.3 kg | 1.4 kg | 800 g |
电池容量 | 3300 mAh | 3300 mAh | 3300 mAh | 3300 mAh |
电池工作时间 | 5.5 h | 4 h | 3 h | 4 h |
存储容量 | 128 GB | 128 GB | 128 GB | / |
工作温度 | -20 ~ 50 ℃ | -20 ~ 50 ℃ | -20 ~ 50 ℃ | -20 ~ 50 ℃ |
工作湿度 | < 95%, 无凝露 | < 95%, 无凝露 | < 95%, 无凝露 | < 95%, 无凝露 |
防护等级 | IP54 可选 | IP54 可选 | IP54 可选 | / |
防爆标志 | Ex ic IIC T6 Gc 可选 | Ex ic IIC T6 Gc 可选 | Ex ic IIC T6 Gc 可选 | / |
DES-C136
掌上声学成像仪
重量小于800g
其高DES-C136是一款微型声学相机,以其小巧、轻便的设计脱颖而出,仅有手掌大小,故名“掌上声学成像仪”。DES-C136重量小于800g,单手可轻松较长时间把持和操作,适合长距离电力巡检和复杂工业场景下使用。
DES-C136因其小巧设计、使用时间超长,在电力设施局放检测和气体泄漏检测等应用场景均有大量应用实例,得到用户广泛认可。
DES-C136的麦克风阵列直径仅有5cm,集成了多达136个高精度MEMS超声传感器。超小的阵列设计,使得仅手掌大小的声学成像仪成为可能;密集的麦克风排布,保证了高频超声源的成像效果;较多的麦克风数量,保障了对微小信号的检测灵敏度;独特的阵型布置,优化了成像动态范围。
超过5.5小时持续工作时间
DES-C136内置 3300mAh 的 18650 锂电池。可以使用支持3.0或更早版本的PD协议的智能手机或笔记本电脑充电器对DES-C136进行充电。
DES-C136在FPGA中实现了Beamforming波束形成算法,大大提高了算法的计算效率,整机处于较低的功耗水平,一次充电2.5小时,可以连续使用超过5.5小时。在电力配网巡检的局部放电检测、化工厂气体泄漏检测定位等应用中,可以满足一次充电工作一天的需求。
功能强大 操作简单
通过先进的算法和图像处理技术,DES-C136可以将声音信号以可视化的视频图像,直观地显示在5吋触摸屏上,帮助操作人员迅速确定声源位置,工作效率显著提升。
DES-C136支持单声源、多声源、全息多种工作模式,具有局放类型自动判别和泄漏量估计等功能,适用于电力设施局放和气体泄漏检测场景。DES-C136尺寸虽小,功能却仍然强大,通过算法优化,声源定位精度与更大阵列相当,可以满足大多数应用场景的需要。
DES-T163Pad
平板式声学成像仪
其高DES-T163Pad平板式声学成像仪是一款高性能的局放检测和气体泄漏检测仪器,可以检测到远达200m的超声信号。DES-T163Pad具有优化的多声源定位能力,可以同时定位多个声源,计算和显示各个泄漏声源对应的泄漏量。DES-T163Pad可以对多个局部放电故障点分别绘制PRPD图,并自动检测各个局放点的放电类型,包括尖端电晕、沿面、悬浮等。
DES-T163Pad的麦克风阵列包含163个高灵敏度数字 MEMS 超声麦克风,以优化的螺旋阵型设计,很好地平衡了麦克风阵列的大小和设备的便携性。DES-T163Pad使用了大量的麦克风和较大的阵列面,同时兼顾低频和高频的成像性能,在2kHz到100kHz均具有很好的成像效果。
DES-T163Pad配备了7吋触摸屏,尺寸大小恰到好处,既有足够大的显示区域,又显得轻巧。显示屏分辨率高达1920×1200,可见光摄像头像素达1300万,清晰显示声成像效果。
DES-T163Pad支持最大8倍的数字放大功能,可以提高远处声源的分辨能力和定位精度。
DES-X251Pad
其高DES-X251Pad作为其高“多耳神”声学相机系列的一员,是一款卓越的手持式超声声学成像仪。它配备了多达251个高灵敏度数字 MEMS超声麦克风,这一优势为其捕捉声音信号提供了坚实保障。 DES-X251Pad搭配7吋触摸屏,可见光摄像头像素达1300万,既拥有充足的显示区域方便查看成像细节,整体又轻巧便携。设备重量1.4kg,电池续航能力出色,连续工作时长超 3 小时,综合使用时间至少一天。出色的性能,使其成为巡检工程师理想的检测仪器,尤其适合远距离、大范围的巡检工作,助力高效完成任务。
DES-S162HH
无线式声学成像仪
其高DES-S162HH无线式声学成像仪是一款轻巧灵活的声学成像仪,内置无线路由器,可使用笔记本电脑或手机等智能终端对DES-S162HH进行参数设置和结果显示。无线连接方式改善了DES-S162HH的使用体验,将传感器与显示分开,使得远距离操控成为可能。使用时可适配不同的使用习惯,也能适用于更多特殊环境,如不方便人员进入的狭小空间或危险工作环境。
DES-S162HH重量轻,体积小,握把采用特殊纹理设计,适合单手握持操作;全机无按键,拿起即用,通过WiFi连接手机、电脑等设备,方便上传、保存数据,可完全自定义报告格式并快捷地一键上传。
设备采用专门设计定制的电池仓连接供电,在保证待机时间的情况下,仍然保持轻便易携带。通过增加备用电池仓还能延长设备使用时间,真正做到“外出不充电”。
型号 |
![]() DES-S64TPT
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![]() DES-T168TPT
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麦克风数量 | 64 | 168 |
麦克风灵敏度 | -26 dBFS(1 kHz,94 dB SPL) | -26 dBFS(1 kHz,94 dB SPL) |
麦克风信噪比 | 64.3 dB(A) | 64.3 dB(A) |
声音采样率 | 192 kS/s | 200 kS/s |
频率范围 | 2 kHz - 96 kHz | 2 kHz - 100 kHz |
摄像头像素 | 500万 | 1300万 |
通信方式 | HTTP / TCP / RTSP / RTMP | HTTP / TCP / RTSP / RTMP |
供电方式 | 12-26V DC, 48V PoE | 12-26V DC, 48V PoE |
最小可定位泄漏量 | 1.5m, 1.72bar, 0.25ml/s | 2.5m, 1.72bar, 0.25ml/s |
重量 | 1 kg | 1.3 kg |
尺寸 | 23cm x 23cm x 5.5cm | 23cm x 23cm x 8cm |
测试距离 | 0.5 - 100 m | 0.5 - 150 m |
工作温度 | -40 ~ 70℃ | -40 ~ 70℃ |
工作湿度 | 5% ~ 95% | 5% ~ 95% |
IP等级 | IP65 | IP65 |
防爆标志 | Ex ic IIC T6 Gc | 可选 |
DES-T168TPT & DES-S64TPT
固定式声纹探头
其高固定式声纹探头可以采集到人耳无法分辨的微弱声音,为声纹故障诊断和识别算法提供可靠的信号源。除了拾音,还可对噪声进行实时成像,生成声音视频,将声音可视化,对噪声源进行定位。
其高声纹探头可搭载于巡检机器人,或在重要设施周边固定安装,实现7x24小时不间断采集分析被测设施的声音信号,根据声纹特征评估设备运行健康状态,对设施故障进行早期预警,利用人工智能技术进行诊断分类。
尺寸图
接口图
100M 以太网 / 48V POE
12~26V DC 供电
灵活的安装形式
产品证书
超声声学成像仪可以用于多领域故障诊断与成品检测:
· 电力设施局部放电检测;
· 气体泄漏定位;
· 气密性检测、密封性检测;
声学成像模组
麦克风阵列传感器板(正)
FPGA处理板(反)
声学成像模组是声学成像仪的核心组件,它由两块PCB板组成:一块是麦克风阵列传感器板,另一块则是搭载波束形成Beamforming实时声成像算法的FPGA处理板。其高科技提供的声成像PCB板级合作模式,允许合作伙伴基于声学成像模组的PCB板,进行灵活的产品形态设计和深度开发集成,从而打造具有自主品牌的声学成像产品。 得益于其模块化和一体化封装设计,模组的使用变得非常简便,即便是没有声学专业知识背景的开发者,也能够轻松开发出声成像产品。
产品优势
相较于市场上其他声学成像仪产品方案,其高声学成像模组以其独特性脱颖而出,主要得益于采用了国产高性能FPGA芯片来实现核心声成像算法。 基于FPGA的模组方案具备以下优势:
总功耗极低,仅为2~2.5W。 相比之下,基于ARM等处理器架构的模组方案通常功耗在6-8W之间。 这种低功耗设计使得其高声学成像模组,能够作为红外测温仪、局放测试仪等专业仪器的附加组件,从而帮助用户开发出集多种功能于一体的设备。
集成度高,便于独立封装。模组仅由两块PCB板组成,通过B2B接插件紧密扣合,并通过一根FPC与主机连接。这种合理的结构设计允许声成像模组进行独立封装,有效避免了仪器其他部分电路对声成像传感器的干扰。
尺寸紧凑且可定制。其高声学成像模组在直径仅为52mm的圆形区域内,排列了多达136个高灵敏度MEMS麦克风。这种密集的麦克风阵列不仅提升了模组的高频性能,还优化了主旁瓣抑制比,从而增强了抗干扰能力。此外,其高声学成像模组还支持根据客户需求定制不同尺寸和麦克风数量,最多可达到300个以上。
硬件接口
其高声学成像模组的硬件接口为20pin的PFC,含4.5~14V的供电线和USB通信数据线。
软件接口
其高声学成像模组通过USB接口输出声学成像图像。对于仪器开发工程师来说,该模组相当于一个传感器,使用过程类似于操作一个红外温度传感器或可见光摄像头。 利用其高科技提供的SDK,通过USB配置成像参数,读取声学成像图像,并将其与可见光图像叠加,即可生成声学成像图像。SDK支持安卓、Linux、Windows和iOS平台,并主要包含以下表格中的API函数。
20pin PFC
声学成像机芯
其高声学成像机芯是声学成像模组的封装,由麦克风阵列传感器板、FPGA处理板、摄像头以及外壳组成。外壳设计了安装孔位,并通过USB接口实现与外部设备的连接。 用户无需从事硬件和结构开发工作,也无需具备声学专业知识和购买校准工具,仅需进行人机界面软件开发,使用其高科技提供的SDK,直接从机芯中读取声成像图片和视频。
在机芯出厂前,其高科技已使用专业声学测试工具和环境,标定声成像机芯的传感器,配准声成像与可见光图片的坐标,测试定位精度指标。 合作伙伴仅需将机芯安装到整机中,无需进行校准等声学硬件测试验证工作,降低了开发和生产难度,加速了产品上市时间,同时也保证了产品的声学性能。
其高声学成像模组/机芯SDK主要函数功能
API |
参数/功能
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实时/后处理
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备注
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开始成像 | 模组开始实时成像计算工作 | ||
停止成像 | 模组停止实时成像计算工作,处于待机状态 | ||
获取声音信号 | 实时读取指定麦克风的连续实时声音信号 | 实时 | |
获取声源点声音信号 | 实时读取最大声源点处的连续实时声音信号 | 实时 | |
获取麦克风声压级 | 可实时读取全部麦克风的声压级,包括原始声音信号和滤波信号声压级 | 实时 | 线性声压级 |
获取PRPD图 | 读取声音信号计算PRPD图。根据PRPD图,自动返回局部放大类型和严重程度估计,类型包括悬浮、沿面、电晕,严重程度估计分为轻微、警告和故障。 | 实时/后处理 | |
获取泄漏量估计 | 读取泄漏量和能源损失代价估计结果。可设置参数包括距离、气体压力、气体温度、气体类型、能源价格、压缩机能效等。 | 实时/后处理 | |
获取频谱图 | 根据声音信号计算频谱图(功率图) | 实时/后处理 | |
获取时频谱图 | 根据声音信号计算联合时频谱图 | 实时/后处理 | |
获取麦克风故障状态 | 当故障麦克风超过最小允许比例时,返回故障码 | 实时 |
局放:返回计算PRPD图;泄漏:返回泄漏量估计;异响:仅成像
|
设置成像频率范围 | 设置声成像的频率上限和下限 | 实时 | |
设置成像模式 | 单声源、多声源、声场分布可设置 | 实时 | |
设置检测模式 | 局放、泄漏、异响可选 | 实时 | |
固件升级 | 向模组发送升级数据包,完成在线升级 | 实时 | |
读取固件版本 | 返回固件版本号 | 实时 |
声成像模组/机芯的主要参数和指标
声成像模组ODES-136G1 |
声成像机芯ODES-M64 |
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参数名称 | 指标 | 定制 | 指标 | 定制 |
应用 | 局放检测(PRPD图谱)、泄漏检测、异响 | - | 局放检测(PRPD图谱)、泄漏检测、异响 | - |
麦克风类型 | 高灵敏度数字麦克风 | - | 高灵敏度数字麦克风 | - |
麦克风个数 | 136 | 支持 | 64 | 支持 |
麦克风阵型 | 随机 | 支持 | 螺旋 | 支持 |
阵列面尺寸 | 52mm | 支持 | 60mm | - |
麦克风灵敏度 | -26dBFS@1kHz | - | -26dBFS@1kHz | - |
最大声压级 | 120dB | - | 120dB | - |
信噪比 | 64dB@1kHz | - | 64dB@1kHz | - |
声音采样率 | 200kS/s | - | 200kS/s | - |
成像频率范围 | 2kHz-100kHz | - | 2kHz-100kHz | - |
定位误差 | {'<'}0.05m@1m,40kHz | - | {'<'}0.05m@1m,40kHz | - |
横向分辨率 | {'<'}0.20m@1m,40kHz | - | {'<'}0.20m@1m,40kHz | - |
动态范围 | {'>'}10dB@40kHz | - | {'>'}10dB@40kHz | - |
最小成像声压级 | {'<'}20dBSPL,与频率有关 | - | {'<'}20dBSPL,与频率有关 | - |
定位距离 | 0.3-130m(与声源信号大小有关) | - | 0.3-130m(与声源信号大小有关) | - |
声成像帧率 | 25FPS | - | 25FPS | - |
接口 | USB | - | USB | - |
模组重量 | 35g | - | 125g | - |
尺寸 | 71x62x12mm | 支持 | 直径84mm,厚度29mm | - |
材质 | - | - | 铝合金,阳极氧化表面处理 | - |
供电 | 5VDC | - | 5VDC | - |
模组功耗 | 常温下{'<'}3W,50℃{'<'}3.5W | - | 常温下{'<'}2W,50℃{'<'}3W | |
温度范围 | -20℃-50℃ | - | -20℃-50℃ | - |
防护等级 | IP54(可选) | - | IP54(可选) | - |
PRPD图 | 支持 | - | 支持 | - |
局放类型分类 | 电晕(尖端)、悬浮、沿面、噪声 | - | 电晕(尖端)、悬浮、沿面、噪声 | - |
泄漏量估计 | 支持 | - | 支持 | - |
能源损失计算 | 支持 | - | 支持 | - |
可见光摄像头 | 不包含、用户自行选型 | - | 500万像素 | - |
结构设计 | 预留四个螺丝固定通孔 | - | 预留1/4螺丝孔1个,m2螺丝孔4个 | - |