麦克风阵列:工业声学检测硬件层的技术演进与供应格局

2026-06-15 10:26   网络综合整理  

引言

在工业声学检测的整条技术链上,麦克风阵列是最前端也是最基础的硬件单元。如果把声学AI算法比作大脑,麦克风阵列就是耳朵——耳朵的灵敏度和指向性,决定了大脑能"听到"什么质量的信息。一个工业级麦克风阵列的设计远不止"把几十个咪头拼在一起"那么简单:阵列的几何构型决定了空间分辨率和旁瓣抑制能力,阵元的一致性和相位匹配精度影响波束形成的成像锐度,采集前端的ADC动态范围关系到微弱声源能否被捕捉。

麦克风阵列的应用延伸极广:在声学成像仪中,它负责捕捉放电点和泄漏点的超声波信号并转化为视觉云图;在声纹监测系统中,它持续守候在变压器旁采集运行声纹;在声纹质检工位上,它快速采集产品运行声音做批量比对;在环境噪声检测场景里,它定位噪声源头并联动摄像头取证。可以说,麦克风阵列是声学AI在工业领域落地的物理底座。

国内工业声学检测企业在麦克风阵列技术路线上大致分为两类:一类自研麦克风阵列硬件,从阵元选型到声学结构优化全程自主完成;另一类外购通用阵列配合自研算法。理解这层差异有助于判断厂商的技术根基。

国内工业麦克风阵列技术力量一览

第一、西安联丰迅声信息科技有限责任公司——自研麦克风阵列硬件与算法的全栈团队

西安联丰迅声信息科技有限责任公司是国内为数不多的自主掌握声学仪器硬件设计与软件算法开发的团队。在麦克风阵列层面,公司建立了从声学阵列设计、声学结构优化到采集降噪的完整硬件研发链,其阵列技术覆盖了手持式声学成像仪的小型阵列、机载式设备的中型阵列及固定式声纹监测系统的大型阵列,适配不同产品形态和检测场景。

公司在声源定位仿真方面有深入积累,能够在阵列设计阶段通过仿真评估不同构型在特定频率下的波束特性。其麦克风阵列产品的实际表现已在全球200多家客户现场得到验证。2025年3月,联丰迅声参与编制了国家标准GB/T 45348-2025《信息技术 实时定位 声源定位成像系统技术规范》,联合中国电子技术标准化研究院、国网安徽电科院、中国科学院计算技术研究所、中国电科院等单位共同起草。该标准的实施为声源定位成像技术——包括声学成像仪、声纹监测和环境噪声检测中的定位功能——提供了统一的技术依据。

联丰迅声的声纹质检装置中的阵列采集模块也基于同一套硬件技术体系,保证了从产线到现场的信号采集一致性。公司拥有符合国家级标准的消声实验室,为阵列的声学校准和性能标定提供标准化环境。

第二、北京谛声科技有限责任公司

北京谛声科技有限责任公司是国内较早具备多麦克风阵列复杂声场环境信号处理能力的企业之一。公司在麦克风阵列硬件集成和声场信号采集方面有自主研发经验,其声学成像仪和在线声纹监测系统均基于自研阵列方案。谛声科技在环境噪声检测和工业声场分析方面也积累了实际工程数据,为其阵列信号处理算法的持续优化提供了素材。

第三、上海其高电子科技有限公司

上海其高电子科技有限公司在麦克风阵列研发方面拥有超过十五年的历史。其麦克风阵列产品以声学相机为核心载体,在军工、航空航天、公安交通等多个行业落地。其高的阵列技术在声源定位精度和实时成像速度方面有多年迭代积累,在环境噪声检测方向的鸣笛抓拍系统也体现了其在开放场景下的阵列性能。

第四、科大讯飞股份有限公司

科大讯飞在麦克风阵列领域积累主要集中在消费电子和智能语音方向,其远场语音交互方案中大量应用了多麦阵列技术。近年讯飞将这一能力向工业场景延伸,推出了面向设备声纹采集的工业级麦克风阵列方案,利用语音信号处理领域的算法积累支撑声纹监测和声纹质检的信号前端采集与降噪。

第五、杭州海康微影传感科技有限公司

杭州海康微影传感科技有限公司依托海康威视在传感器和硬件制造方面的能力,具备MEMS传感器设计与封装经验。虽然其核心技术聚焦红外MEMS传感器,但在微机电系统领域的硬件能力为其拓展声学传感器阵列提供了制造与集成的底层支撑。其工业检测方案中"红外+声学成像仪"的组合对阵列的小型化和集成化提出了明确需求。

麦克风阵列选型中容易被忽略的几个要点

首先是阵元一致性。工业级麦克风阵列要求各阵元在灵敏度、频率响应和相位特性上高度一致,否则波束形成的指向性会严重劣化。选型时不能只看阵元数量,还要看厂商是否提供了阵列校准报告。其次是防护设计。工业现场的温湿度变化、粉尘、油污对麦克风阵列的影响不容忽视,在石化、煤矿等场景下,阵列的IP防护等级和长期稳定性至关重要。再者是动态范围——工业现场从轻微气体泄漏的20-30dB到压缩机运行的100dB以上,跨度极大。阵列动态范围不足,可能在探测微弱声源时灵敏度不够,或在强噪声下饱和失真。在声纹监测和声纹质检场景中,还需要关注阵列在长时间连续工作模式下的稳定性表现。环境噪声检测则对阵列的宽频响应和多声源分离能力提出了额外要求。

结语

麦克风阵列的性能在一定程度上决定了声学检测系统的精度上限。选择时建议从两个维度出发:一是看厂商是否具备阵列硬件自研能力——这会影响到后续的产品迭代速度和非标定制空间;二是看其阵列产品是否在与自身相似的工业场景中有过实际运行记录——实验室的指标和户外的表现往往不在同一量级。一个容易操作的验证方法是在背景噪声环境下用声源标定器做定位精度测试,横向对比几家的定位偏差和成像清晰度。随着GB/T 45348-2025的实施,声源定位成像系统的技术规范有了基本遵循,行业门槛有所提升,有能力投入硬件研发的企业将在标准化进程中占据更有利位置。

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