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超声声学成像仪

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。
    “多耳神”系列超声声学成像仪是其高科技自研的声音可视化仪器,旨在帮助工程师提升测试效率和声源定位准确度,包括手持式与固定式,针对稳态或高瞬态声源,静止或运动物体都可以获得不错的检测效果。
    其高科技同时提供模组和PCB板机芯声学成像解决方案,供合作伙伴开发集成,形成自有品牌的声学成像产品。麦克风阵列大小、麦克风数量等均可定制。提供Linux、安卓等平台SDK。帮助合作伙伴完成结构设计、生产校准测试流程、第三方认证等产品开发任务。

 

声学相机,声学成像仪,气体泄漏检测,电力局放检测,超声声学成像仪,声波成像仪
  • 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

*最远距离与声源大小有关
型号 {altString}/
DES-C136
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DES-T163Pad
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DES-X251Pad
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DES-S162HH
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。

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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。

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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。

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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。

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        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。

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        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。

               
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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。                    

                       
                   
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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。

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        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。

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        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”。

*最远距离与声源大小有关
型号 {altString}/
DES-S64TPT
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DES-T168TPT
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
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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。

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        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。

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尺寸图

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接口图

100M 以太网 / 48V POE

12~26V DC 供电

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灵活的安装形式

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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;

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{/*声学成像模组0*/}
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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。

{/*声学成像模组1*/}
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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。

{/*表单功能*/}

其高声学成像模组/机芯SDK主要函数功能

API
参数/功能
实时/后处理
备注
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
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 -