虹科新品 | 光学麦克风，听见最宽范围的声音-电子发烧友网

声学是一个小量的世界。在日常办公室谈话中，人类耳膜的运动大约是0.1 μm。因此，当试图用光学手段测量声音时，人们面临着苛刻的技术规范。一种常见的方法是光学检测悬臂梁或反射膜的声诱导机械运动。早在1880年，英国著名发明家亚历山大·格雷厄姆·贝尔(Alexander Graham Bell)就利用反射膜在阳光照射下的偏差，将语音转化为电信号。

然而，基于移动机械部件(如膜)的麦克风——无论是在电气或光学设备中——都有局限性，因为它们受到相关结构的机械性能的影响，这些结构表现为耦合的弹簧-质量系统。例如，含有膜或机械变形压电材料的麦克风具有几个不同的共振频率。阻尼系统可以提高器件频率响应的线性度，但代价是降低灵敏度。另外，传统有膜麦克风会受到电磁、高温高压等环境的影响，为恶劣环境的声探测。因此，人们对于更高灵敏度、更宽探测范围、更不易受到环境影响的光学声探测器提出了强烈需求。

工作原理

虹科提供一种新的声学传感器系列，称为无膜光学麦克风，其中声压波由一个微型Fabry-Pérot 标准具实现纯光学检测。这个标准具是一个由两个平行的毫米大小的半透明镜子组成的小干涉腔。虹科超声传感器的新奇之处在于，它不像人们可能期望的那样，通过感应腔镜的运动或变形来工作。相反，它的工作原理是感知腔内声音传播介质折射率的微小变化。

一个1mw的光束，从一个1550nm的激光二极管发射，在连续波模式下，通过光纤发送到Fabry-Pérot标准具。当腔内的压力发生变化时，透射(和反射)光的强度也相应地被调制。由于使用单一光纤的简单传感器设置是许多应用的首选，因此可以监测反射光。在普通光纤中进出传感器头的光束使用光学环行器进行分割，因此可以监测来自传感器的反射光。

技术优势

光学麦克风相较于其他传统的超声探测器，具有明显优势：因为它的反射镜是如此的小而坚硬，它们的机械共振没有可测量的影响。因此，基于这一原理的麦克风可以从次声(从大约5 Hz开始，激光漂移开始占主导地位)到1 MHz的超声频率具有非常平坦的频率响应。> 极端超声频率范围从空气中的 10 Hz 到 2 MHz，液体中的 20 MHz> 声学和超声检测比现有技术高 10 倍> 具有完美线性频率响应的传感器原理。虽然外壳需要精心设计，以尽量减少其对声场的影响，但换能器本身并不依赖于频率> 空气和液体中的声音检测> 超高声压级认证（高达 190 dB SPL）> 由于不涉及移动的惰性质量，光学麦克风具有真正的时间脉冲响应。> 阵列配置中的固有相位匹配> 没有金属部件和玻璃纤维耦合，因此可以在高电磁场中工作。虹科光学麦克风具有更宽的探测范围，可以有效去除低频背景噪声的影响，而着重分析高频的超声信号。

应用

得益于虹科光学麦克风的优异特性，其在声场测量、激光加工监测以及无损检测方面具有极佳的应用前景。

声场测量

> 超声场表征——小尺寸和线性频率响应使光学传声器成为精确测量空气耦合超声波压电等超声波发射器的时间信号、频率分布和声场图的完美工具。
> 高电磁场测量——传感器头中的全光组件以及光纤布线对强电磁场不敏感。因此，声音可以在由于强电磁场或放射性场而无法使用的经典麦克风的应用中录制。
> 超高声压级—— Eta100 Ultra 设计用于测量极高的声压级（高达 180dB SPL）。我们所有的麦克风都不会受到过高的声压级的损坏。

过程监控

#精彩的瞬间#

> 激光过程监控——机载超声波发射可用于实时监测工业激光材料工艺的质量，例如激光焊接、结构化或切割以及增材制造，例如粉末床融合和直接能量沉积。
> 裂纹检测——超声波频率超过人类可听见范围的100倍。在超声波状态下（无背景噪声），脆性材料（如陶瓷或高强度合金）的裂纹信号可以很容易地被光学麦克风拾取，以触发到生产线的警告信号。
> 基于AI的机器诊断——由于光学麦克风具有巨大的频率带宽，因此每个记录都包含大量可用于特征提取的数据。我们利用分类和回归、SVM 算法、k 均值聚类和其他方法，在声学过程信号和最终产品质量之间实现前所未有的相关性。

无损检测

多年来，在不引起损伤的情况下确定部件的机械完整性的方法在各个行业中都至关重要。无膜光学传声器技术在无损检测等超声计量领域的应用尤其具有吸引力，因为其具有非接触式超声、非破坏性、可自动化且容错性高的检测优势。> 汽车点焊检测——机器人高速检测；无需偶联液；确定 OK 焊缝和 NOK 焊缝之间的可靠区分
> 航空航天复合材料检测——CFRP或粘合剂层的无水超声检测；检测内部缺陷和分层；单侧或透射传输配置
> 半导体缺陷检测——超高速检测；检测半导体材料的分层和缺陷；适用于实验室与大批量生产线
>电池检测——全自动机械臂检测方式；无接触或偶联液的电池无损检测；电池内部电解液均匀分布，以及导热膏分布检测有关激光声学技术与更多无损检测的应用案例，小编会在后期给大家详细展示~