聲學是一個小量的世界。在日常辦公室談話中，人類耳膜的運動大約是0.1 μm。因此，當試圖用光學手段測量聲音時，人們面臨著苛刻的技術(shù)規(guī)范。一種常見的方法是光學檢測懸臂梁或反射膜的聲誘導機械運動。早在1880年，英國著名發(fā)明家亞歷山大·格雷厄姆·貝爾(Alexander Graham Bell)就利用反射膜在陽光照射下的偏差，將語音轉(zhuǎn)化為電信號。

然而，基于移動機械部件(如膜)的麥克風——無論是在電氣或光學設(shè)備中——都有局限性，因為它們受到相關(guān)結(jié)構(gòu)的機械性能的影響，這些結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為耦合的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)。例如，含有膜或機械變形壓電材料的麥克風具有幾個不同的共振頻率。阻尼系統(tǒng)可以提高器件頻率響應的線性度，但代價是降低靈敏度。另外，傳統(tǒng)有膜麥克風會受到電磁、高溫高壓等環(huán)境的影響，為惡劣環(huán)境的聲探測。因此，人們對于更高靈敏度、更寬探測范圍、更不易受到環(huán)境影響的光學聲探測器提出了強烈需求。

工作原理

虹科提供一種新的聲學傳感器系列，稱為無膜光學麥克風，其中聲壓波由一個微型Fabry-Pérot 標準具實現(xiàn)純光學檢測。這個標準具是一個由兩個平行的毫米大小的半透明鏡子組成的小干涉腔。虹科超聲傳感器的新奇之處在于，它不像人們可能期望的那樣，通過感應腔鏡的運動或變形來工作。相反，它的工作原理是感知腔內(nèi)聲音傳播介質(zhì)折射率的微小變化。

一個1mw的光束，從一個1550nm的激光二極管發(fā)射，在連續(xù)波模式下，通過光纖發(fā)送到Fabry-Pérot標準具。當腔內(nèi)的壓力發(fā)生變化時，透射(和反射)光的強度也相應地被調(diào)制。由于使用單一光纖的簡單傳感器設(shè)置是許多應用的首選，因此可以監(jiān)測反射光。在普通光纖中進出傳感器頭的光束使用光學環(huán)行器進行分割，因此可以監(jiān)測來自傳感器的反射光。

技術(shù)優(yōu)勢

光學麥克風相較于其他傳統(tǒng)的超聲探測器，具有明顯優(yōu)勢：因為它的反射鏡是如此的小而堅硬，它們的機械共振沒有可測量的影響。因此，基于這一原理的麥克風可以從次聲(從大約5 Hz開始，激光漂移開始占主導地位)到1 MHz的超聲頻率具有非常平坦的頻率響應。> 極端超聲頻率范圍從空氣中的 10 Hz 到 2 MHz，液體中的 20 MHz> 聲學和超聲檢測比現(xiàn)有技術(shù)高 10 倍> 具有完美線性頻率響應的傳感器原理。雖然外殼需要精心設(shè)計，以盡量減少其對聲場的影響，但換能器本身并不依賴于頻率> 空氣和液體中的聲音檢測> 超高聲壓級認證（高達 190 dB SPL）> 由于不涉及移動的惰性質(zhì)量，光學麥克風具有真正的時間脈沖響應。> 陣列配置中的固有相位匹配> 沒有金屬部件和玻璃纖維耦合，因此可以在高電磁場中工作。虹科光學麥克風具有更寬的探測范圍，可以有效去除低頻背景噪聲的影響，而著重分析高頻的超聲信號。

應用

得益于虹科光學麥克風的優(yōu)異特性，其在聲場測量、激光加工監(jiān)測以及無損檢測方面具有極佳的應用前景。

01

聲場測量

> 超聲場表征——小尺寸和線性頻率響應使光學傳聲器成為精確測量空氣耦合超聲波壓電等超聲波發(fā)射器的時間信號、頻率分布和聲場圖的完美工具。
> 高電磁場測量——傳感器頭中的全光組件以及光纖布線對強電磁場不敏感。因此，聲音可以在由于強電磁場或放射性場而無法使用的經(jīng)典麥克風的應用中錄制。
> 超高聲壓級—— Eta100 Ultra 設(shè)計用于測量極高的聲壓級（高達 180dB SPL）。我們所有的麥克風都不會受到過高的聲壓級的損壞。

02

過程監(jiān)控

#精彩的瞬間#

> 激光過程監(jiān)控——機載超聲波發(fā)射可用于實時監(jiān)測工業(yè)激光材料工藝的質(zhì)量，例如激光焊接、結(jié)構(gòu)化或切割以及增材制造，例如粉末床融合和直接能量沉積。
> 裂紋檢測——超聲波頻率超過人類可聽見范圍的100倍。在超聲波狀態(tài)下（無背景噪聲），脆性材料（如陶瓷或高強度合金）的裂紋信號可以很容易地被光學麥克風拾取，以觸發(fā)到生產(chǎn)線的警告信號。
> 基于AI的機器診斷——由于光學麥克風具有巨大的頻率帶寬，因此每個記錄都包含大量可用于特征提取的數(shù)據(jù)。我們利用分類和回歸、SVM 算法、k 均值聚類和其他方法，在聲學過程信號和最終產(chǎn)品質(zhì)量之間實現(xiàn)前所未有的相關(guān)性。

03

無損檢測

多年來，在不引起損傷的情況下確定部件的機械完整性的方法在各個行業(yè)中都至關(guān)重要。無膜光學傳聲器技術(shù)在無損檢測等超聲計量領(lǐng)域的應用尤其具有吸引力，因為其具有非接觸式超聲、非破壞性、可自動化且容錯性高的檢測優(yōu)勢。> 汽車點焊檢測——機器人高速檢測；無需偶聯(lián)液；確定 OK 焊縫和 NOK 焊縫之間的可靠區(qū)分
> 航空航天復合材料檢測——CFRP或粘合劑層的無水超聲檢測；檢測內(nèi)部缺陷和分層；單側(cè)或透射傳輸配置
> 半導體缺陷檢測——超高速檢測；檢測半導體材料的分層和缺陷；適用于實驗室與大批量生產(chǎn)線
>電池檢測——全自動機械臂檢測方式；無接觸或偶聯(lián)液的電池無損檢測；電池內(nèi)部電解液均勻分布，以及導熱膏分布檢測有關(guān)激光聲學技術(shù)與更多無損檢測的應用案例，小編會在后期給大家詳細展示~