声学照相机 - National Instruments
声学照相机
― 让我们的社区更安静
美国国家仪器有限公司信号处理资深架构师 钱世锷
前言：近年来，随着人类对环境噪声的重视，世界各发达国家纷纷制定了民航机起飞和降落时的噪声标准。由于其优良的噪声指标，九十年代中期推出的波音777成了许多远程航线的首选。虽然1995年进入国际航空市场的波音777已经达到了所有设计目标，但是不久人们发现，在起飞和降落期间它时常会发出类似口哨的啸叫，啸叫的频率很快被测定为2000赫兹左右，然而波音公司的工程师却一直无法确定啸叫来自何处？飞行中除了巨大的发动机以外，飞机上其他各种部件的振动以及机身和空气的摩擦都会产生噪声，要将如此复杂的噪声源从一个高速飞行的物体中一一分解出来，困难是可想而知的。波音公司的工程师无奈地将这种啸叫称作“神秘的两千周”(“2000-hertz mystery tone”)。
图1. 波音777主机翼的前沿有一排小孔。在寒冷的环境里，穿过小孔的气流将被加热，然后在机翼内循环以防止潮气在机翼上结冰（摘自“Commercial Aviation and the Environment”，Boeing，2005）
六年后2001年秋天，波音的研究人员把广泛应用于无线通讯的智能天线的原理推广到音频，用数百个麦克风在机场的跑道上布设了直径达150英尺的螺旋形的麦克风阵列来记录飞越上空的波音777发出的噪声。反复试验的结果表明2000赫兹的啸叫来自两翼的前沿。波音777主机翼的前沿有一排小孔（见图1），在寒冷的环境里，穿过小孔的气流将被加热，然后在机翼内循环以防止潮气在机翼上结冰。根据麦克风阵列检测的结果和对机翼结构的分析，波音的研究人员怀疑神秘啸叫的“罪魁祸首”是那两排小孔。当迎面而来的气流穿过形状和排列整齐的小孔时，犹如人们吹笛子一样，气流和机翼产生了2000赫兹的共振。为了证实这个猜测，声学专家斯多克（Rob Stoker）说服了波音公司有关部门，用胶带将一个机翼前沿的小孔全部封上，然后再比较两个机翼前沿的噪声强度。
图2. 一侧机翼前沿的小孔封上后2000赫兹的啸叫几乎完全消失了（摘自“Sound camera' silences a mystery”, Boeing Frontiers, March 2004, Volume 02, Issue 10）
图2显示的是一侧小孔封上后的测试结果。如斯多克预测，一侧机翼前沿的小孔封上后2000赫兹的啸叫完全消失了。波音的工程师终于解开了困扰他们多年的迷！根据麦克风阵列检测的结果，波音的设计师重新设计了机翼前沿防冻小孔的形状和排列。改进后的波音777-300ER系列彻底消除了那“神秘的两千周”的啸叫。
图3. 成功后激动的波音声学专家斯多克先生
麦克风阵列在波音飞机上成功应用的故事很快被流传到欧洲的空客和世界其他的飞机制造公司。如今，麦克风阵列不仅被用来研究飞机、汽车上的噪声源，而且还被用在潜水艇、建筑和家电等行业的噪声研究中。
以下本文将简单介绍麦克风阵列的原理、应用实例以及应用中常见的一些问题。为了让非专业的读者能够尽可能全面地了解这个新兴的技术，本文将尽量避免使用专业词汇和数学公式，于是有些假设可能会显得过于理想，有些解释可能会显得过于简单。
检测原理：图4是波音公司测试的示意图。圆圈内的黑点代表麦克风。红线代表声波从声源s(t) 到麦克风的传递路径。由于声源和各个麦克风间的距离不相等，每个麦克风接收到的声波有不同的时延ti（在频率域称作相位差），数学上可以大致描述成xi(t) = s(t-ti)+Ni(t) , 这里xi(t) 和 Ni(t)分别代表第i个麦克风接收到的信号和均值为零的干扰。因为麦克风阵列的结构和声音的传播速度是已知的，于是对空间每个位置上的声源，我们都可以用中学的三角和几何知识解出一组对应的时延 {ti }。假如对每个麦克风接收到的信号xi(t)分别补偿ti（也就是xi(t+ti)），将来自声源的声波对齐，然后把所有M个补偿后的信号xi(t+ti)相加，最后，得到干扰趋于零的（因为干扰 Ni(t)的均值为零）增强了的声波Ms(t)。
图4. 波音公司测试示意图
以上我们提到了来自不同方向的声源对应于一组唯一的时延，反之，每组时延指向唯一的一个声源。于是乎，利用声波时延和声源位置这种一一对应的关系，我们可以通过对接收到的各路信号先进行时延补偿然后相加，逐点计算出空间声音强度的分布图。在这类应用中，麦克风阵列可以被视作“声学照相机”（Acoustic Camera）。不过，普通照相机的镜头聚焦的是光波，而声学照相机的麦克风阵聚焦的是声波。
图5. 矩形（左图）和螺旋形（右图）麦克风阵列计算得到的声强空间分布。螺旋形麦克风阵列准确无误地检测到三个声源，矩形麦克风阵列在检测到三个真实的声源的同时参杂了多个真实世界中不存在的虚假声源。
声学照相机图像的分辨率和麦克风的数量和阵列的形状密切相关，一般来讲，麦克风越多，分辨率越高。而分辨率和麦克风阵列形状的关系就比较复杂，除了十字形、矩形阵列和分辨率有简单的解析关系，其他形状阵列和分辨率的关系不是一目了然的。十字形、矩形阵列结构简单，易安装；螺旋形的结构复杂，但是数学上可以证明螺旋形的性能是最优的。图5显示分别用矩形（左图）和螺旋形（右图）麦克风阵列计算得到的声强空间分布。虽然麦克风的数量相同，螺旋形麦克风阵列的结果明显比矩形的好。螺旋形麦克风阵列准确无误地检测到三个声源，而矩形麦克风阵列在检测到三个真实的声源的同时参杂了多个真实世界中不存在的虚假声源。图6是韩国SM Instruments 公司的螺旋形麦克风阵列。
图6. 韩国SM Instruments 公司的螺旋形麦克风阵列（韩国SM Instruments公司提供）
在声学照相机问世前，人们用声全息（Near-Field Acoustic Holography）测试噪声强度在空间的分布。和声学照相机相比，声全息通常要求麦克风的阵列的面积至少和被测的物体的表面一样大。另外，声全息要求麦克风和被测物体间的距离必须足够小（通常在10厘米以内），然而，在波音的应用中，被测飞机通常在麦克风阵列上方150米左右。所以声全息无法满足波音的需求。声全息的优点是它低频段的分辨率是固定的，不随频率而变；而声学照相机，频率越低，分辨率越差。
由于麦克风阵列聚焦的功能，除了声学照相机，它也被广泛用作空间滤波器，增强来自指定方向的声波。如今，许多视频或电话会议的设备（包括微软的Vista和XP等纯软件产品）都具有麦克风阵列的功能。在那些应用中，麦克风阵列用来增强来自发言者方向的声波，抑制所有其他方向的干扰。用声学照相机得到是二维的声强分布图像，而以麦克风阵列为基础的空间滤波器的输出通常是一维的声音信号。
图7.保时捷911的后轮和地面磨擦产生的噪声将远比汽车其他部位产生的噪声强。
应用案例：至今为止，声学照相机主要被用于鉴别噪声源的位置。除了在本文开头介绍的用于分析飞行中飞机发出的各类噪声，声学照相机也被成功地用来研究行驶中汽车、电力机车、磁悬浮列车的噪声。图7显示了行驶中保时捷911的测试结果，在这个实验中车速超过四十英里。通常人们以为飞速行驶中汽车的噪声主要来源于发动机和排气管，但是声学照相机产生的图像却告诉我们，车轮和地面摩擦产生的噪声要远远大于汽车其他部位发出的噪声。保时捷911是后轮驱动，发动机在后备箱内，车的重心偏后，因此后轮和地面磨擦产生的噪声将远比汽车其他部位产生的噪声强。
图8. 瑞典Sound View公司的工程师用两列平行的麦克风阵在西德拉登市分析运行中的磁悬浮列车产生的噪声（瑞典Sound View公司提供）
图8和图9分别显示了在西德拉登市（Lathen, Germany）和韩国检测磁悬浮列车噪声的现场。西德的麦克风阵列由两列平行的麦克风组成，而韩国用的是十字形的麦克风阵。虽然螺旋形的麦克风阵有比较好的分辨率，但是安装比较困难，因此在许多应用中工程师还是倾向于选用结构简单的方形或十字形阵列。
图9. 韩国用十字形的麦克风阵分析运行中磁悬浮列车的噪声（韩国SM Instruments公司提供）
声学照相机除了被广泛用来分析运行中汽车、磁悬浮、飞机产生的噪声，近年来也被用到家电和其他的行业。以下就是对车用空调噪声源定位的应用。
图10. 声学照相机产生的图像显示，噪声主要来自于传动皮带
三电（上海）汽车空调有限公司是国内主要汽车零部件供应商，其主要产品和业务是压缩机和车用空调的组装，客户包括上海通用汽车、上海大众和东风标致等国内外知名汽车企业。过去三电用单一麦克风测试空调系统噪声等级。虽然总体的噪声水平符合标准，但是有用户反映压缩机部分噪声太大。于是三电用声学照相机测试，结果显示，压缩机的噪声并不大，用户听到的噪声主要来自于传动皮带（见图10），在某些频段传动皮带产生的噪声的能量相当可观。在测试中，工程师还听到类似口哨的啸叫，啸叫的频率被确定为2.38 kHz左右，但是找不到啸叫的声源。用声学照相机，工程师马上发现，啸叫来自于制冷管道的接入部分（见图11），而非压缩机。上述的检测结果都说明压缩机的质量是合格的。三电对此分析十分满意，认为分析的结果对于他们今后设计实验平台非常有价值。
图11. 2.38 kHz的啸叫声来自于制冷管道的接入部分（美国国家仪器有限公司的虚拟声学照相机的分析面版）
虚拟声学照相机：和其他传统的测试和测量不一样，对于不同的检测对象，所需的麦克风的阵列和相应软件要求的差异可能会很大。通常，被测频率越低，麦克风阵的尺寸就越大：如果被测物体静止不动（比如空调系统），分析软件就相应比较简单；假如要测试运动中的汽车和飞机，那么系统就必须具备精确跟踪运动中汽车和飞机位置以及多普勒效应校正的功能。虽然目前有几家欧洲的声学公司提供传统形式、性能不可更改的声学照相机，但是具有一定编程能力的用户还是钟情于比较灵活的基于PC的所谓的虚拟声学照相机。和其他声学照相机供应商不同，美国国家仪器有限公司（简称NI）的声学照相机是以 PXI系统和LabVIEW为平台的可扩展的虚拟仪器。用户可以直接用NI预设的功能完成简单的测量（比如空调系统），也可以方便地添加自己需要的功能从而完成非常复杂的测试（比如行驶中的保时捷911、磁悬浮和波音飞机的噪声分析）。用户不仅可以用NI的声学照相机发现噪声源，还可以用它重放来自用户指定的声源发出的声音。和其他厂家性能不可更改的声学照相机相比，NI的虚拟声学照相机更是具备了灵活和高性价比等诸多优点。
选择应用声学照相机时的主要考虑之一是麦克风的成本，其实，声学照相机对麦克风的要求并不高。用户完全可以用类似手机上的普通麦克风替代昂贵的测量用标准麦克风。图12显示由巴西圣卡特瑞纳联邦大学声学和震动实验室（Federal University of Santa Catarina Florianópolis, SC, Brazil）设计的用于声学照相机的简易麦克风，这种麦克风的核是每个不到两块美金的Panasonic’s Electret Condenser Microphone (WM-61A)。图13是简易麦克风的电路图。
图12.巴西特瑞纳联邦大学声学和震动实验室（Federal University of Santa Catarina Florianópolis, SC, Brazil）设计的用于声学照相机的简易麦克风
图13. 简易麦克风电路图
展望：从波音公司首次将声学照相机成功地用于早期波音777的噪声研究到今天短短五年里，声学照相机的应用对象已经从昂贵的大型客机迅速地扩展到小型的车用空调系统。但是要进一步推广，工程师却将面临许多挑战，比如图像的分辨率和产品的标准化。然而，随着人类对生活品质要求的日益提高，各国对声学照相机研发的投入也越来越大，相信不久的将来声学照相机的应用一定会更广泛，让我们的社区更安静。
参考文献：
Jim Underbrink etc., Aeroacoustic Measurements，Springer,  Sept. 17, 2002
Technical Review – Beamforming,
MICHAEL J. CZECH,“Sound camera' silences a mystery”, Boeing Frontiers, Volume 02, Issue 10, March 2004,
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FundamentalsofAcoustics声学基础声学基础中国古代声学发展史中国古代声学发展史内容提要中国古代声学发展史—前言中国古代对语言的研究中国古代乐器的发明和发展中国古代对乐律的研究FundamentalsofAcoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础一、前言在中国古代科学史上，声学是物理学中最为发展，内容最为丰富，理论最完备的学科之一。我们将简略地谈谈中国古代声学的重大成就，以期大家对声学史有一概括性的了解。FundamentalsofAcoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础一、前言“声学”一词最早至于11世纪沈括《梦溪笔谈》FundamentalsofAcoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础一、前言中国古代在声学方面的研究和成就主要反映在：对语言的研究、乐器的发明和发展和对乐律的研究。以下我们分别从这三个方面来进行介绍。FundamentalsofAcoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础二、中国古代对语言的研究“语言是在劳动中并和劳动一起产生出来的。”恩格斯《自然辩证法》FundamentalsofAcoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础二、中国古代对语言的研究人类认识声音自语言开始。大约在公元前200年，秦朝的李斯《仓秸篇》中声学写作“聲”。FundamentalsofAcoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础二、中国古代对语言的研究我国很早就已认为语音是由声母（语音的前半）和韵母（语音的后半）合成的，并且巧妙地运用了韵母，《诗经》的300篇，普遍押韵。后来就发明了“反切”法，用第一个字的声和第二个字的韵拼成字音。FundamentalsofAcoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础二、中国古代对语言的研究公元601年，隋朝的陆法言《七韵》归纳韵母206个声调分为平、上、去、入四声。当今的汉语拼音方案基本上是反切的延续。FundamentalsofAcoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础三、中国古代乐器的发明和发展公元3世纪《吕氏春秋》“黄帝命伶伦为律”“黄帝命伶伦与荣将铸十二钟以和五音”FundamentalsofAcoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础三、中国古代乐器的发明和发展河南省舞阳县贾湖村新石器遗址发掘出了随葬的至少16支骨笛，据碳14测定，这些骨笛距今已有年之久。至今仍可吹出五音。其音阶结构之一正是被后人称为中国传统的新音阶。FundamentalsofAcoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础三、中国古代乐器的发明和发展除骨笛外，新石器时期的乐器，还发现有骨哨、埙、陶钟、磬、鼓等，它们是中国原始时期的主要乐器。埙FundamentalsofAcoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础三、中国古代乐器的发明和发展到了商代，鼓得到了很大的发展，并且很有特色。现存仅两件，都是以青铜铸的仿木鼓。FundamentalsofAcoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础三、中国古代乐器的发明和发展其中一个1977年出土于湖北崇阳，鼓面光洁无纹，仿牛皮面。仿制得逼真，但限于系青铜铸造，比起它们的原型木制鼓来，恐怕要小得多，不过我们仍可以由它们而看到商代木鼓制作的精美，绘饰的华丽，尤其是它的形制，其侧面（木腔面）形状与商代甲骨文之鼓字字形正相仿佛。FundamentalsofAcoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础三、中国古代乐器的发明和发展1978年在湖北随县（今随州市）出土的战国初曾侯乙墓的编钟、编磬及其它乐器，是迄今所见最庞大的钟鼓之乐的乐队配制。FundamentalsofAcoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础三、中国古代乐器的发明和发展制作于公元前433年，共有钟65座，按乐律排列，最大的重203.6斤，最小的也有2.4公斤，铸造和调音都已经达到了很高的水平。FundamentalsofAcoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础三、中国古代乐器的发明和发展曾侯乙编钟的音域跨越达五组，且其中间约三组十二音齐全。所有曾侯乙墓出土的乐器无不制作精致，性能良好，达到了惊人的高度，有些甚至连今人都无法企及。FundamentalsofAcoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础三、中国古代乐器的发明和发展湖南长沙出土的马王堆一号的竽（公元4世纪初）湖南长沙出土的马王堆一号亩出土的瑟（公元4世纪初）FundamentalsofAcoustics西北工业大学航海学院环境工程系声学基础三、中国古代乐器的发明和发展中国古代的乐器发展已经到达了登峰造极的地步。无论从乐
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前言我们在日常生活中可以发现，人类用眼睛采集信息，往往总是要比其他任何器官来的更快，更直观。这就 是为什么在很多行业中，对于复杂的工序流程都需要“可视化”
监控的原因。与此同时，很多扩展人类视觉 领域的技术被发明出来，而这些领域一般来说对于眼睛是看不见的。诸如：核磁共振成像（MRI）、X 光 机器以及红外热像仪，则是人类“看见”不可见物质技术中的一些例子。然而对于噪声，目前仅有一些基本 的途径来测量如：噪音计。如果噪声能也够看的见，我们将会有什么优势呢？如果通过声学相机，我们周 围的一切又将”看起来“是什么样子呢？什么是声学相机？What’s Acoustic Camera？声学相机是一种新型的噪声源识别定位和测试分析系统，利用高灵敏度数字麦克风，将采集的声音以彩色 等高线图谱的方式可视化呈现在屏幕上，有效的测量声场分布，声像图与可见光的视频图像完美叠加，形 成类似于热影像仪对物体温度的探测效果。能够对稳态、瞬态以及运动声源进行快速识别定位，帮助人们 直观的认识声波、声场、和声源，了解机器设备产生噪声的部位和原因，进而寻找治理噪声、控制噪声的 途径。为何需要声学相机？Why need Acoustic Camera？产品应用一：噪声源快速精确定位随着近代工业的快速发展，全球环境污染也随之产生，噪声污染 作为环境污染的一种，已经成为对人类的一大危害。噪声污染与 水污染、大气污染被看成是世界范围内三个主要环境问题。物理 上噪声是声源做无规则振动时发出的声音。在环保的角度上，凡 是影响人们正常的学习、生活、休息等的一切声音，都称之为噪 声。噪声源的分类：噪声按声音的频率可分为：&350Hz的低频噪声 、400～1000Hz的中频噪声及&1000Hz的高频噪声。噪声按时间变化的属性可分为：稳态噪声、非稳态噪声、起伏噪声、间歇噪声以及脉冲噪声等。噪声有自然现象引起的（见自然 界噪声），有人为造成的。故也分为自然噪声和人造噪声。噪声按类型可分为：（1）交通噪声：包括机动车辆、船舶、地铁、火车、飞机等发 出的噪声。由于机动车辆数目的迅速增加，使得交通噪声成为城 市的主要噪声来源。 （2）工业噪声：工厂的各种设备产生的噪声。工业噪声的声级 一般较高，对工人及周围居民带来较大的影响。 （3）施工噪声：主要来源于建筑机械发出的噪声。建筑噪声的特点是强度较大，且多发生在人口密集地 区，因此严重影响居民的休息与生活。 （4）生活噪声：包括人们的社会活动和家用电器、音响设备发出的噪声。这些设备的噪声级虽然不高， 但由于和人们的日常生活联系密切，使人们在休息时得不到安静，尤为让人烦恼，极易引起邻里纠纷。 近年来，噪音污染在全球范围内都是有增无减。世界卫生组织去 年曾就全世界的噪音污染情况进行了调查，结果显示，美国及发 达国家的噪音污染问题越来越严重，在美国，生活在85分贝以上 噪音污染环境中的居民人数20年来上升了数倍； 在欧盟国家，40% 的居民几乎全天受到交通运输噪音污染的干扰，这些居民相当于 每天生活在55分贝的噪音环境中， 其中20%的人受到的交通噪音 污染超过65分贝。此外，在发展中国家的一些城市，噪音污染问 题也已相当严重，有些地区全天24小时的噪音达到75至80分 贝……世界卫生组织认为，全球噪音污染已经成为影响人们身体 健康和生活质量的严重问题，呼吁各国积极采取有效措施予以控 制减少噪音。飞机的噪音使南极企鹅等海鸟的心跳加快早已成定论。同样，噪 音对人类的伤害也不可低估。噪音污染不但能够影响人的听力， 而且能够导致高血压、心脏病、记忆力衰退、注意力不集中及其 他精神综合征。研究表明，人听觉最高可以接受 30分贝的音量， 当室内的持续噪音污染超过30分贝时，人的正常睡眠就会受到干 扰，而持续生活在70分贝以上的噪音环境中，人的听力及身体健 康将会受到影响。最新科学研究证实，噪音还会伤害人的眼睛， 引起视力疲劳和视力减弱。当噪音强度在90分贝时，约有一半的 人会出现瞳孔放大， 视物模糊； 当噪音达到或者超过110分贝时， 几乎所有人的眼球，对光亮度的适应都有不同程度的减弱。这就 是为什么长时间生活在噪音环境中的人，特别容易发生眼疲劳、 眼胀痛、眼发花，以及视物流泪等多种眼损伤现象的缘故。 如何使我们的环境更舒适、更安静？第一步就是有效并详细的分析噪声来源。只有在准确获知噪声源的前 提下，工程师和设计师才能够建立有效的方法来隔音降噪。但是这往往也是问题开始的所在：车间哪个位 置？哪些部件，哪些零件是产生噪声的真正原因？又如何才能将测量噪声的过程方法进行评估和归档并生 成有效直观的报告？解决的途径在这里：让声音能够看的见KMSV声学相机为解决这些问题提供了独特的解决方案。首先， KMSV是一个超便携式的系统用来使声音以及声源能够被看的 见。 声源影像图能够通过KMSV显示屏实时进行观测， 和热像图 有点类似。我们可以这样来描述这种先进的技术：一张图远比 一千个文字数据更有说服力。这个技术可以在非常广大的范围 内得到应用：从降噪和声源定位到品质保证等诸多领域。 独具创新的思维理念：一个精确计算过的麦克风阵列用来获得 和记录目标体发出的声波量，经过专业的处理软件然后计算得 出一个噪声影像，并且将声源的声学和光学图像溶为一体。 对于往往有许多声源组成的全部声景， 可以进行逐个分割。 响的区域用红色标记， 安静的区域用蓝色标记。 图像显示声压的贡献大小。产品应用二：产品质量控制高品质的声音——高品质的产品有时我们会发现，产品噪声高并不是引起不适的主要原因。恰恰相反的情况是，在主要噪声源下有很多相 对比较小的声源，不过这些却都是扰人的噪声。 这种现象在汽车工业和家电制造领域有很多例子。当然这些领域也是声学照相机已经得到成功应用的领域。 高品质汽车在汽车内部任何地方都不希望出现诸如 “哒哒声, 嘶嘶声” 等等噪声， 甚至在高速行驶的情况下， 高品质音乐中最弱的音节都不可以被 汽车噪声淹没。 虽然结构并不是很重， 我们还是希望关车门的时候能够有一 个很饱满的声音。这就是为什么汽车 厂商花费那么大的精力去设计产品的 声学特性以及消除干扰的原因所在。 噪声在家电制造业中也扮演着越来越 重要的角色。通常很多高端的产品可 以很容易的通过它们“高贵的”声音 辨别出来。噪声往往和缺陷联系在一 起的，“哒哒声, 嘶嘶声”，常常会 引起客户的不满和报怨。声学照相机使得发现缺点和缺陷变的更简单在产品的品质控制中，工程师往往很难通过异常的声音找到产品的缺陷，声学照相机适逢其时，可以快速 精确的发现隐藏在音景中的缺陷。在软件中，两个声学图象可以放在一起进行简单对比，两个图片中有相 同的量程设置，只要单击一下鼠标， 就可以显示相应的值。所有的变化都 是可视的，并且这样可视化的表现方 式也告诉您噪声源在什么位置。我们 许多人都有过下面的经历：发动机在 运转的时候，甚至在仪表盘还没有报 错的情况下， 总是感觉有哪里不对劲， 声音背景不同，有些有经验的司机可 以听出是什么地方出了问题。在工业 领域里，这样的情况非常类似：仅仅 通过声音的差异，我们就可以发现很 多缺陷。通过噪声影像来做品质保证机械和车间设备的缺陷经常可以通过它们辐射的噪声被探测到。一个富有经验的技师可以听出某种缺陷。 有缺陷的产品能够在最后的品质控制中被甄别出来。那么，怎么才能够使得测试对象这样自动化地，更加 客观的进行呢？到现在为止，漫长的时间和昂贵的技术都被用来创造期望的结果。这就是为什么急需这些 新的，更巧妙的方法进行工作的原因。而KMSV声学相机则可以为解决这些问题提供独特的解决方案。产品应用三：噪声、振动与声振粗糙度（NVH）关于NVH噪声、振动与声振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness） 的英文缩写。这是衡量汽车制造质量的一个综合性问题，它 给汽车用户的感受是最直接和最表面的。 车辆的NVH问题是 国际汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注的问题之 一。有统计资料显示，整车约有1/3的故障问题是和车辆的 NVH问题有关系， 而各大知名汽车制造公司有近20%的研发 费用消耗在解决车辆的NVH问题上。 汽车振动和噪声的产生 并不是相互独立， 而是紧密联系的。 可以说， 噪声源于振动， 振动、噪声和舒适性这三者是密切相关的。既要减小振动、 降低噪声，又要提高乘坐舒适性、保证产品的安全性、环保 性以及使用性能。 在解决发动机NVH问题时，某发动机公司为了获得更好的降噪效果，对发动机做降噪处理外，还对车辆的 发动舱、车厢内部设计结构都进行了声学研究，以求最好的解决方案。轮胎也是噪声的主要来源之一，一 些厂商除选用低噪声轮胎外，对车轮罩衬垫进行声学特性设计，使其起阻隔噪声的作用。引擎罩下的交响乐近年来，汽车制造业投入巨额资金来对噪声源进行定位和分析，从而来降低噪声的强度和噪声源的数目。 运动性汽车必须要用它的有个性的通过噪声来和其他车辆区分开来。这个个性化的声音往往是一个非常重 要的卖点。所有的边缘的杂声都是不能出现而且必须要排除的。高品质汽车在汽车内部任何地方都不希望 出现诸如“哒哒声, 嘶嘶声”等等噪声。怎么来比以前更快更有效的来达到这个目的呢？控制措施要改善汽车的NVH特性，首先是对其振动源和噪声源的控制。这就需要改善产生振动和噪声的零部件的结 构，改善其振动特性，避免产生共振；改进旋转元件的平衡；提高零部件的加工精度和装配质量，减小相 对运动元件之问的冲击与摩擦；改善气体或液体流动状况，避免形成涡流；改善车身结构，提高刚度；施 加与噪声源振幅相当而相位相反的声音等。其次要控制振动和噪声传递的途径。这就需要对结构的振动和 噪声传递特性进行分析并改进，使之对振动和噪声具有明显的衰减作用而不是放大；优化对发动机悬置的 设计，降低发动机向车身传递的振动；对悬架系统进行改进，阻断振动的传递；采用适合于平面振动的阻 尼材料、适合于旋转轴类的扭振减振器以及针对其它线振动的质量减振器；分析和改进结构，特别是车身 的密封状况，提高密封性能；各种吸音材料、隔音材料和隔音结构的研究及应用，提高汽车内部的吸音和 隔音性能等。。其他更多应用领域环境噪声监测、 设备噪声治理、 室内或开放环境的声学测量等， 都可以使用声学相机测量声源的分布， 发挥其独特的成像测量的可视化优势。 电厂、 车间、 核电站等环境噪声监测及分布， 标示噪声产生的位置和强度， 帮助找到消除噪声的方法； 公路噪声分析：测量汽车、火车、高铁行驶噪声，分析噪声的分布，有利于设计声屏障和采取降噪措 施； 监测机器：通过建库得到机器各种状态的特征量数据库后，就可以对机器状态进行实时监测。 定点定向拾取特定人物的说话声音，可以消除周围声音的干扰，得到清晰的主讲者话音，主讲者不再 需要 配载话筒。可应用于舞台演唱、节目主持、采访、会议等应用，可使主持人、歌唱者不需要手持话 筒； 噪声评价：用于对电站、变压器、机车等噪声品质的评价，以定点和定量报告设备噪声量级，频率范 围等； 用于对厅堂声音分布的检测分析，以分布图形式报告厅堂声音是否均匀，是否存在声学暗区； 用于对小范围环境的噪声测量评价，以分布图形式报告生活小区的噪声强度，特别是沿街，具体测定生活 小区附近每个噪声源（加工厂、实验场等）强度这就是KMSV便携、快速、准确This is KMSVKMSV声学相机配备波束成型技术，得益于最先进的波束成型技术，KMSV可以将信号调理、数据采集和 波束成型过程全部集成在一块芯片中。保证可以以高速度处理高精度的噪声图象。同时配备低功耗芯片供 电，这使得设备的整体重量可以降到0.5Kg，便于使用和携带。体积微小的MEMS麦克风也成就了KMSV 的便携设计及高速、准确的测量。符合人体工程学硬件设计工业产品所发出的噪声，通常是由于涉及缺陷、磨损戒其他问题导致的。单靠裸眼和耳朵想要准确地定位 异音、异响是非常困难的，这时声音照相机就有了用武之地。然后目前市场上的类似产品都过于笨重，只 能配合三脚架进行使用。安装、架设过程过于复杂，限于其几何尺寸，常常难以靠近待测的表面进入狭窄 的测量空间内进行实验。我们认为真正便携实用的声音相机应该满足以下的要求：体积和重量可以满足移动使用要求 要兼顾人体工程学和使用工况，具备自由的可操作性 高易用性，即使没有任何声学基础的使用者也可以独立进行操作 在运输和使用的全过程，麦克风都应得到妥善的保护 外观设计本身还应具有让使用者获得最佳的视觉感受 KMSV主体宽度为20cm，高度为30cm，厚度仅为3CM,重量更是仅有0.5Kg，真正意义上的单人手持式仪 器， 使用极为方便。 所有的声源信息都实时的显示在主机屏幕上。KMSV内嵌了所有的传感器和采集硬件， 使用时无需任何装配，开机即可以进行实时测量，同时新颖的单一主体设计亦提高了设备的可靠性和坚固 程度。KMSV 的产品特性主要功能硬件全球独创的超便携一体化设计 无需任何外置控制或采集设备 10英寸全触摸屏屏幕全自动设置 高灵敏度数字MEMS麦克风 高分辨率光学摄像头 基于高速基板的实时数据分析 以太网线直接连接计算机 仅重0.5Kg软件实时的声音图像生成 Real-time 针对脉冲形噪声进行检测 针对高瞬态噪声进行优化 自动图像匹配功能 可保存实时照片和视频 可实时对分析频率范围进行调整 可实时对测量距离进行调整 高效的后处理技术规格显示单元 全触摸屏幕，分辨率
处理器 采样频率 12 kHz, 16 位 存储 可存储视频格式 60 分钟 主板芯片 四核 1GB RAM 内置电池 可连续使用 3 小时 重量 0.5Kg 阵列单元 传声器类型 高灵敏度数字MEMS麦克风 传声器数量 8微指令 频率范围 20Hz-20000Hz 对焦 光学系统自动对焦 电子 A/D 转换 材质 人体工程学复合纤维材料 重量 0.5Kg 尺寸 300*200*30mm 软件技术参数 帧速率 5 img /s 标准模式 最大声源模式 瞬时模式 瞬时声源模式 完整模式 自动模式 过滤模式 特殊声源模式 自动对焦 0.2 -5 米 手动距离 0.2-50 米 扫描模式 听力计 记录模式 图片, 视频, 数据 其他 警报，等级调整KMSV 的标准配置KMSV 主机单元、耳机、充电器、外置听力 计，仪器箱?Copyright 2015 by KM Corporation. KM is registered trademarks of KM Corporation. No copying or reproduction of this information, in any form whatsoever, may be undertaken without express written permission of KM. The information contained in this leaflet is subject to change without further notice due to the KM policy of continuous product development. KM products are subject to patents granted or pending throughout the world. This brochure is a general product presentation.It does not provide a warranty or guarantee of any kind.Please contact us for a description of the warranties and guarantees offered with our products. Directions for use and safety will be given separately. All information herein is subject to change without notice.昆山祺迈测控设备有限公司（KM）中国.江苏省昆山市前进东路 579 号 215334 电话: +86 512
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