本期看点 ① 听音辨位：声学成像仪的原理

② 所闻即所见：声学成像仪的应用

③ 大有可为：声学成像仪在产业数字金融的应用

当飞机首次出现在一战战场上空时，带来的惊讶不啻夜半三更突遇三体人，同时也带来了恐惧，毕竟这是战场，生死就在一瞬间。天下万物，相生相克。当时，有法国科学家用12个传声器组成双阵列声学设备，用以探测同盟国的飞机。这被认为是现代意义上声源定位的首次广泛应用。

往事越百年。如今，一战已经过去一个多世纪。经过一百多年的发展，尤其是随着数字科技时代的到来，声源定位技术进步明显。当前，声源定位技术不仅能精准定位，还可以变得可视化：声学与其他技术结合，可以把听觉转变成视觉，从原来的听得见到现在的同时看得见，声学成像仪诞生。

听声辨位：声学成像仪的原理

听到声音时，我们能判断声源所在，靠的就是耳朵，即“听声辨位”。听起来神奇的声学成像仪，其实就相当于是对人耳机制的扩展。

延迟求和波束形成(Delay and Sum Beamforming)算法的基本原理，可以用图表这样表示：

将日常拍照用的光学照相机与声学成像仪比较，或许有助于理解：两者都是捕捉并呈现“波”；所不同的是，前者聚焦的是光波，后者采集的是声波。

由于不同的声音有不同的声纹，声学成像仪借助人工智能算法，经过训练后，可以轻而易举识别出不同的声音，发现声音在哪里，即问题在哪里；判断出是什么声音，即问题是什么。这就好比在工作中，经验丰富的师傅，能够通过耳朵，一听就知道设备问题在哪里，具体是什么问题；也好比在日常生活中，如果熟悉一个人的脚步声，甚至可以能依据脚步声认出走过来的人到底是谁，“久之，能以足音辨人”就是这个道理。

一样东西，如果只有耳闻，未曾看到，人们难免存疑，所谓“耳听为虚，眼见为实”。人们总是倾向于相信看得见的东西，所谓“因为看见，所以相信”。而耳朵和眼睛又分属于听觉和视觉两个不同的系统。可以说，声学成像仪融合了听觉和视觉：既能听得见声音，又能看得见声音。

所闻即所见：声学成像仪的应用

借助声学成像仪，循声望去，所闻即所见，所见即所闻。作为对声源进行检测定位、量化、可视化的先进方式，声学成像仪有着广泛的用途。比如，可以应用于航空航天与国防对飞行器的跟踪与监测、公共交通对违章鸣笛行为的抓拍、机械制造对产品质量和设备故障的检测、汽车行业对NVH(噪声、振动与声振粗糙度)的检查、能源与电力行业对泄露进行定位和对故障进行排查、环境保护对噪音进行治理、消费电子领域对各种异音异响问题的检测等。

以日常生活中熟悉的街头违章鸣笛抓拍为例，系统之所以能判断出道路上到底是哪辆汽车在鸣笛，靠的就是声学探头——声学成像仪与车牌抓拍识别系统、执法后台系统共同作用。目前，许多城市都设置了禁止鸣笛区域，除现场执法外，还安装了鸣笛抓拍系统，以治理乱摁喇叭问题。

技术进步和市场需求推动着声学成像仪行业的发展。海内外相关企业不断推出相关产品，如国内的科大讯飞等企业开发出用于工业、交通等场景的听诊系统，海外的Bruel & Kjær、KM、Flir、Fluke、GFAI、Norsonic、SIG、Siemens等企业的产品也在不断丰富着市场。声学成像仪的市场规模也在稳步增长，2019年为1.28亿美元，预计到2024年将增至1.59亿美元，年均复合增长率为4.4%。

大有可为：声学成像仪在产业数字金融的应用

一图胜千言。对于人类来说，通过视觉采集信息往往更直接和直观。声学成像仪通过对声音的定位、量化和可视化，使声音以一种看得见的方式呈现出来，从而掌握被检测物品的状况，而产业数字金融需要掌握底层资产的状况，声学成像仪在产业数字金融大有可为，可以通过监控企业经营性固定资产和经营性流动资产，如设备和货物，以及设备和货物所在的场所，如车间和仓库，以实现对底层资产的管控。

在产业数字金融的实践中，货物和设备的质量优劣与状况好坏关系到底层资产的价值有无与大小。声学成像仪可以以便捷化、可视化、远程化和数字化的方式赋能底层资产监控，助力产业数字金融模式的实施。

成本方面，目前市场上声学成像仪的价格在几千、几万到几十万元不等。以最远可以拍摄到50米外场景的声学情况、价格为5000元左右的某款声学成像仪为例，监测一个面积为10000平方米的仓库，即便要求实现全覆盖、同时持续监测，也只需要几台设备，成本为几万元。

在神话故事中，有“顺风耳”可以听到遥远的地方的声音，可见听力之好；有“千里眼”能够看到千里之外的场景，足见视力之佳。声学成像仪的出现，可以说是综合了听觉和视觉，让声音看得见，应用于产业数字金融，在保障货物和设备环境安全、助力货物和设备质量监测方面发挥作用，掌握真实情况，促进数据的客观、多维和实时，增强数据的产业金融属性，进而用于产业金融服务。

参考文献：

[1]Amber Case & Aaron Day: Designing with Sound: Principles and Patterns for Mixed Environments

[2]Global  Information:声学相机的全球市场:市场机会分析及未来预测

[3]Industry Growth Insights:Global Acoustic Camera Market Size, Trends, and Forecast 2020

[4]Markets and Markets：Acoustic Camera Market by Array Type (2D and 3D),Measurement Type (Far Field and Near Field), Application (Noise Source Identification, Leakage Detection), Industry (Automotive, Infrastructure), and Geography—Global Forecast to 2024

[5]https://www.britannica.com/science/optics

文章作者: 李万林 陆昕卉（聚均科技综合管理部）

播      音：陆昕卉（聚均科技综合管理部）

图片编制:  曹   蕾（聚量集团办公室）

总 策 划:  乔嘉男（聚量集团办公室）