奧地利Seven Bel聲學(xué)成像儀技術(shù)交流

一、品牌與產(chǎn)品概述

Seven Bel是一家位于奧地利林茨（Linz）的聲學(xué)測(cè)量技術(shù)公司，成立于2018年。公司名稱來源于70分貝（即7 Bel）的聲壓級(jí)——該數(shù)值被認(rèn)為是可能對(duì)人體健康造成長期影響的噪音閾值。

Seven Bel的核心產(chǎn)品為Sound Scanner（聲音掃描儀）系列聲學(xué)成像儀，采用“Sound Field Scanning"（聲場(chǎng)掃描）技術(shù)原理。與傳統(tǒng)聲學(xué)相機(jī)不同，該系列產(chǎn)品通過旋轉(zhuǎn)傳感器上的少量麥克風(fēng)采集聲場(chǎng)數(shù)據(jù)，在計(jì)算中生成大量虛擬麥克風(fēng)位置，從而形成聲學(xué)圖像。

系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成：傳感器單元、預(yù)裝軟件的移動(dòng)設(shè)備（智能手機(jī)或平板電腦）以及云端計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施。測(cè)量時(shí)傳感器安裝在三腳架上并旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)設(shè)備控制測(cè)量過程并將數(shù)據(jù)發(fā)送至云端，云端完成聲學(xué)圖像計(jì)算后回傳至移動(dòng)設(shè)備供分析。

二、產(chǎn)品型號(hào)與技術(shù)參數(shù)

Seven Bel聲學(xué)成像儀目前共有四個(gè)主要型號(hào)，構(gòu)成Professional Series產(chǎn)品線。

1. Sound Scanner P254

P254是掃描面積最大的型號(hào)，掃描直徑2.54米。傳感器重量900克（不含安裝支架和三腳架）。旋轉(zhuǎn)頻率0.2/0.5/1轉(zhuǎn)/秒（最小/典型/最大）。配備5個(gè)麥克風(fēng)。電池續(xù)航6小時(shí)。聲學(xué)圖像頻率范圍125Hz-4kHz，5kHz處空間分辨率1.4°（3dB動(dòng)態(tài)范圍），動(dòng)態(tài)范圍>13dB。該型號(hào)面向超低頻聲源定位需求，如環(huán)境噪聲和低頻工業(yè)噪聲測(cè)量。

2. Sound Scanner P132

P132掃描直徑1.32米。傳感器重量1400克（不含安裝支架和三腳架）。旋轉(zhuǎn)頻率0.2/1/2轉(zhuǎn)/秒。配備5個(gè)麥克風(fēng)。電池續(xù)航6小時(shí)。聲學(xué)圖像頻率范圍250Hz-10.5kHz，5kHz處空間分辨率2.6°（3dB動(dòng)態(tài)范圍），動(dòng)態(tài)范圍>13dB。麥克風(fēng)采樣頻率21.5kHz，24位分辨率，頻率范圍50Hz-20kHz。該型號(hào)面向機(jī)械工程、建筑聲學(xué)和環(huán)境噪聲等領(lǐng)域的應(yīng)用。

3. Sound Scanner P50

P50掃描直徑50厘米。傳感器重量500克（不含安裝支架和三腳架）。旋轉(zhuǎn)頻率0.2/2/5轉(zhuǎn)/秒。配備5個(gè)麥克風(fēng)。電池續(xù)航6小時(shí)。聲學(xué)圖像頻率范圍700Hz-10.5kHz，5kHz處空間分辨率6.7°（3dB動(dòng)態(tài)范圍），動(dòng)態(tài)范圍>13dB。麥克風(fēng)參數(shù)與P132相同。該型號(hào)面向中高頻聲音事件的可視化，適合在狹小空間內(nèi)使用。

4. Sound Scanner P12

P12面向高頻可聽聲和超聲波范圍的聲音事件可視化，可用頻率范圍達(dá)44kHz。具體技術(shù)參數(shù)可參考產(chǎn)品數(shù)據(jù)表。

三、核心特點(diǎn)

（一）傳感器結(jié)構(gòu)與工作原理

Seven Bel聲學(xué)成像儀采用旋轉(zhuǎn)式傳感器設(shè)計(jì)。傳感器在測(cè)量過程中繞軸旋轉(zhuǎn)，利用5個(gè)內(nèi)置麥克風(fēng)在圓形區(qū)域內(nèi)采集聲場(chǎng)數(shù)據(jù)。基于采集的測(cè)量數(shù)據(jù)，系統(tǒng)在計(jì)算中生成最多480個(gè)虛擬麥克風(fēng)位置。作為對(duì)比，傳統(tǒng)聲學(xué)相機(jī)通常需要配備約100個(gè)麥克風(fēng)。

（二）工作流程

測(cè)量流程分為三個(gè)步驟：

聲場(chǎng)掃描：將傳感器安裝在三腳架上并啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)設(shè)備控制測(cè)量過程，將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至云端。

圖像計(jì)算：云端通過算法完成聲學(xué)圖像計(jì)算。也可在配備相應(yīng)軟件的高性能筆記本電腦上現(xiàn)場(chǎng)處理。

結(jié)果分析：聲學(xué)圖像回傳至移動(dòng)設(shè)備，用戶通過App進(jìn)行分析。詳細(xì)分析可在筆記本電腦上使用專用軟件完成。

從設(shè)備安裝到獲得首張聲學(xué)圖像，整個(gè)過程可在較短時(shí)間內(nèi)完成。

（三）硬件材料與便攜性

傳感器外殼采用碳纖維、陶瓷和鋁等材料，兼顧強(qiáng)度與輕量化。P50重500克，P132重1400克，P254重900克。設(shè)備采用電池供電，續(xù)航時(shí)間6小時(shí)。整套系統(tǒng)無需外接電源適配器或數(shù)據(jù)記錄儀，可在室內(nèi)外多種環(huán)境下使用。

（四）數(shù)據(jù)分析與報(bào)告生成

移動(dòng)端App支持實(shí)時(shí)顯示時(shí)域信號(hào)、聲壓級(jí)（dB(A)）、頻譜和聲譜圖。用戶可選擇頻率或時(shí)間區(qū)間進(jìn)行濾波分析。測(cè)量結(jié)果可生成PDF報(bào)告，包含聲學(xué)圖像及相關(guān)元數(shù)據(jù)（時(shí)間、位置、備注等）。

四、主要應(yīng)用領(lǐng)域

（一）機(jī)械工程與產(chǎn)品開發(fā)

在產(chǎn)品開發(fā)過程中定位設(shè)備運(yùn)行中的噪聲源。通過聲學(xué)圖像識(shí)別具體零部件或部位的噪聲貢獻(xiàn)，為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。已應(yīng)用于機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元、壓縮機(jī)等部件的質(zhì)量檢測(cè)與噪聲優(yōu)化。

（二）建筑聲學(xué)與環(huán)境噪聲

用于建筑結(jié)構(gòu)的聲學(xué)檢測(cè)，包括房間之間的聲音傳遞、門窗等部位的聲音泄漏、通風(fēng)系統(tǒng)和欄桿結(jié)構(gòu)等物體的聲音反射等。配合全向揚(yáng)聲器或撞擊器使用，可系統(tǒng)評(píng)估建筑內(nèi)的聲學(xué)狀況。P254型號(hào)特別適合環(huán)境噪聲和輻射控制測(cè)量。

（三）NVH（噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度）

應(yīng)用于汽車、軌道交通和航空航天領(lǐng)域的NVH分析。具體場(chǎng)景包括：車輛乘員艙聲學(xué)優(yōu)化、聲學(xué)驗(yàn)證中的原型車準(zhǔn)備、生產(chǎn)車輛的質(zhì)量控制等。利用超聲波揚(yáng)聲器置于車內(nèi)，可定位并量化車廂氣密性泄漏。

（四）泄漏檢測(cè)與局部放電

P12型號(hào)針對(duì)高頻可聽聲和超聲波范圍設(shè)計(jì)，適用于氣體泄漏、壓縮空氣泄漏以及電氣設(shè)備局部放電的檢測(cè)與定位。