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  • BROADSONIC 光学超声传感器

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    BROADSONIC 为加拿大 Ultracoustics 光学超声传感器，基于 Fabry‑Perot 干涉原理，带宽 0‑5 MHz，噪声底 100 µPa/√Hz，探头 100 μm。非接触空气耦合、完全抗 EMI，＞±60° 全向响应，用于微泄漏、局放、超声清洗、无损检测；配套可视化软件，可提供换能器表征服务。

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产品详情

BROADSONIC 为加拿大 Ultracoustics 光学超声传感器，基于 Fabry‑Perot 干涉原理，带宽 0‑5 MHz，噪声底 100 µPa/√Hz，探头 100 μm。非接触空气耦合、完全抗 EMI，＞±60° 全向响应，用于微泄漏、局放、超声清洗、无损检测；配套可视化软件，可提供换能器表征服务。


BROADSONIC 光学超声传感器

光学超声传感器-听见其他传感器无法捕捉的信号。非接触、卓越带宽、超高灵敏度。


5 MHz Bandwidth；10+ 同行评审论文；100 µPa/√Hz 本底噪声；12 + 科研及工业合作伙伴

产品特性

  • 完整的超声信号覆盖范围

    BROADSONIC 最高可达 5 MHz 带宽，可捕捉人耳与常规传感器无法感知的信号，输出实时声学数据，用于气体泄漏检测、超声清洗监控、局部放电监测等场景。

    对比参考：人耳 20 kHz；传统传感器 100 kHz；BROADSONIC 可达 5 MHz。


典型应用

气体泄漏检测

依托宽带超声传感技术，实现全向、与气体种类无关的微小泄漏检测，即便在高噪声工业环境中也可使用。


超声清洗监控

在清洗槽上方实现非接触式空化实时监测。可提前检出换能器偏移、性能衰减以及工艺异常，避免工件质量受影响。


局部放电监测

5 MHz Bandwidth 全局部放电频谱采集，非接触式 采用非接触声学方式检测局部放电事件，具备极高灵敏度，且完全不受电磁干扰影响。


无损检测 NDT

可观测粘接质量、缺陷以及亚微米级厚度变化，无需耦合剂、凝胶，也不用接触被测表面。

配套软件

出厂搭载 Ultracoustics Data Visualizer，支持时域 / FFT 实时流处理、宽带分析、一键导出数据。

核心差异对比

BROADSONIC 基于法布里‑珀罗光学原理，完全抗 EMI 电磁干扰；空气耦合非接触；全向响应＞±60°；感光有效直径 100 μm；带宽 DC‑5 MHz 平坦响应。而空气耦合压电器件为窄带，传统超声传感器带宽上限仅 100 kHz，抗电磁干扰能力弱。

技术依托十余篇高水平同行评审文献，合作多家科研机构。

换能器表征服务

将您的换能器寄送给我方，即可获取完整宽带波束轮廓测试报告：0 to 5 MHz，0.1 mm resolution。快速交付交互式报告。无需耦合剂、无需水箱、无需多次重复扫描。

Interactive transducer scan report — 1.5 MHz transducer


对比
参数项BROADSONIC空气耦合压电传感器传统超声传感器
带宽DC – 5 MHz（平坦响应）窄带（相对带宽约 30%）20 Hz – 100 kHz
是否需要接触无需接触（空气耦合）无需接触（插入损耗高）无需接触（空气耦合）
抗电磁干扰能力完全抗干扰（光学式）较差部分抗干扰
传感原理光学（法布里‑珀罗）压电 / 复合材料电容式 / MEMS
全向接收特性＞ ±60°定向视型号而定
有效传感直径100 μm10–25 mm~6 mm




应用1-可量化泄漏检测性能

下文所有性能结论均有同行评审期刊的实测数据作为支撑。


  • 5 μm可检测最小孔径 

    可识别 5 μm 微孔产生的泄漏信号，该孔径比红细胞还要小。传统超声检测器无法识别该量级泄漏。

  • 0.6 SCCM最小可检测泄漏率 

    最低可检测约 0.6 SCCM 泄漏率，灵敏度约为传统超声检漏仪（阈值约 60 SCCM）的 100 倍。

  • 5 MHz检测带宽

    完整采集 0‑5 MHz 范围内的泄漏频谱；传统麦克风仅能捕获 100 kHz 以下的低频尾部信号。

  • 泄漏定量评估

    泄漏频谱特征同时包含孔径尺寸与泄漏率信息，仅需单次测量即可完成定量估算，不局限于简单的 “检出 / 未检出” 判断。


为什么选择宽带超声检漏？

高压气体从小孔喷出会产生湍流，其声学辐射可延伸至 MHz 频段。传统超声检漏仪工作在 100 kHz 以下，仅能采集该频谱的低频尾部。BROADSONIC 凭借 5 MHz 带宽记录完整辐射信号，可捕捉窄带仪器无法观测的频谱特征，包括特定 MHz 频率下的离散射流音调。

微尺度泄漏检测灵敏度

《美国声学学会会刊》（2025）发表的实验室测试表明，设备可检测小至 5 μm 孔径的泄漏，最小可检测泄漏率约 0.6 SCCM，较市面主流传统检测器的 60 SCCM 阈值提升约 100 倍，可在泄漏演变为安全或环境事故前实现早期识别。

泄漏定量评估

泄漏辐射信号不只是用于判断有无泄漏，还携带丰富定量信息。已发表实验数据证明：声功率与峰值辐射频率随孔径尺寸、驱动压力呈可预测变化。无需预先知晓气体种类，仅凭一次频谱测量，即可估算孔径直径与泄漏率。

气体普适检测特性

红外、光学气体成像（OGI）依赖特定气体分子吸收效应；而超声检测本质基于湍流流动响应，与气体组分无关。实测证实频谱特征只取决于孔口几何形态与压力，和气体种类无关。BROADSONIC 可检测各类加压介质泄漏：天然气、压缩空气、氮气、制冷剂、氢气等。

远距离全向检测

具备＞±60° 全向响应，无需正对泄漏源。公开实验证实，即使非正对泄漏点，信号频谱依然高于噪声底，无需精确定位即可实现区域监测部署。

高噪声工况可用

工业环境噪声主要集中在 100 kHz 以下；而泄漏信号延伸至 MHz 频段，该频段信号幅值远高于传感器噪声底。依托 5 MHz 带宽，算法可选择干扰极小的频段工作，在压缩机、泵等高噪声设备旁也能可靠检测。

非接触‑全光学工作模式

探头内部不含任何电气元器件，检测完全依靠光学原理，天然抗电磁干扰，在危险、爆炸工况具备本质安全特性。光纤连接设计，重量仅 3 g 的探头可灵活布置，控制单元最远可放置 3 m 以外。

应用2-局部放电监测

5 MHz Bandwidth 全局部放电频谱采集，非接触式 采用非接触声学方式检测局部放电事件，具备极高灵敏度，且完全不受电磁干扰影响。


超高灵敏度在受控测试中，以电弧打火机作为脉冲宽带声源（其信号特征与空气中局部放电辐射信号相似），BROADSONIC 在 1 m 的探测距离下实现大于 40 dB 的信噪比。该灵敏度水平不仅能够检出放电事件，还可清晰采集信号，为诊断分析提供丰富频谱数据。

全频谱采集局部放电声学信号通常集中在 1 MHz 以内。BROADSONIC 可采集完整频谱，带宽余量延伸至 5 MHz，确保不会丢失任何诊断信息。完整的频谱覆盖能够更精准区分放电类型，更好评估绝缘劣化程度。

电磁抗扰能力传统电学法局部放电传感器易受被测设备自身产生的电磁干扰。BROADSONIC 探头不含任何电气元件，完全基于光学原理工作，天生具备抗 EMI 能力。声学信号通路与电磁环境完全隔离，消除开关暂态、射频噪声及其他电干扰带来的误触发。

非接触远距离监测BROADSONIC 通过空气以声学方式检测局部放电，无需与被测设备物理接触。无需将传感器直接安装在高压设备上，简化部署并降低人员风险。传感器＞±60° 全向响应，单支传感器即可监测多个放电源。


应用场景

  • 变压器与开关柜状态监测

  • 高压电缆终端检测

  • 发电机与电机绝缘评估 

  • 变电站预测性维护项目 

  • GIS（气体绝缘开关柜）局部放电监测

应用3-超声波清洗监测

在清洗槽上方实现实时、非接触式空化监测。可在工件品质受影响之前，检测出换能器漂移、性能衰减以及各类工艺异常。

面临的挑战

超声波清洗效果依赖稳定的空化效应。但空化现象肉眼不可见，清洗槽设备会随时间发生老化：换能器功率衰减、流体化学成分改变、温度漂移，机械磨损也会影响耦合效果。如果缺少监测手段，这些问题会一直被忽视，直到工件质检出现不合格才会被发现。

槽体上方非接触监测方案

BROADSONIC 在清洗槽上方通过声学方式监测空化状态，无需浸入液体。传感器可采集最高 5 MHz 的完整空化噪声宽带频谱，获取丰富的清洗工艺诊断数据。设备在空气中工作，不接触清洗液，无需维护，也不会对清洗过程造成干扰。


BROADSONIC 可检测项目

  • 换能器长期运行功率衰减

  • 槽体内空化分布不均匀

  • 清洗换能器频率漂移

  • 液位、温度、化学药剂变化带来的工艺异常

  • 换能器突发故障或间歇性失效



从事后检测转向预测性维护

连续声学监测将清洗质量管控，由事后合格 / 不合格抽检模式升级为预测性维护模式。通过空化强度、频谱特征、空间分布的变化趋势，提前预警设备劣化，在清洗品质劣化之前采取纠正措施。

应用4-NDT

痛点：部分检测对象无法接触

高温工件、运动表面、易碎材料、无菌环境。传统超声无损检测（NDT）必须使用耦合剂（凝胶、水或直接接触），在很多高价值检测场景中无法实施或不具备可行性。

无耦合剂方案

无需凝胶、无需水箱、无需接触，可在空气中远距离完成检测。 0–5 MHz 带宽 每个扫描点均可采集完整宽带信号，后处理时可选取任意频率重建图像。 100 μm 分辨率 单点光学探测，可分辨大尺寸传感器会做平均化处理的精细结构特征。

核心能力

亚微米级厚度测绘

零群速度（ZGV）兰姆波共振特性可直接对应板材局部厚度。BROADSONIC 激发该模态并在每个扫描点测量其频率，构建全场厚度分布图，具备亚微米级检测灵敏度，全程非接触。在铝、玻璃、不锈钢板材上的公开实验显示，ZGV 共振品质因子 Q 约 10⁴，厚度覆盖范围约 1–10 mm，可在远低于 1 秒的时间内采集高信噪比数据。

实测结果

扫描标准显微镜载玻片，在 20 mm 范围内测得 7.4 μm 的厚度楔差，对应 1.3 角分的倾角；该现象采用接触式方法完全无法观测。厚度约 1 mm 载玻片对应的 S1-ZGV 共振频率约 2.81 MHz，与理论预测高度吻合。


适用场景

  • 显示玻璃：平面度验证（已在显微镜载玻片完成公开验证）

  • 复合材料铺层：铺层厚度与均匀性检测

  • 半导体晶圆：全片厚度均匀性检测

  • 电池电极：涂层厚度一致性检测

如果你的工艺默认工件是 “平面”，本设备可用于验证实际平整度。


实测演示：玻璃载玻片亚微米厚度变化扫描

BROADSONIC 逐点扫描标准显微镜载玻片，在每个位置激发 ZGV 兰姆波共振，生成的厚度图谱可检出 20 mm 范围内 7.4 μm 的楔差，接触式手段完全无法发现。

核心能力：粘接与接触状态检测

虚焊 / 虚粘（Kissing bonds）和局部粘接缺陷肉眼无法识别，却是复合材料、电子器件、医疗设备现场失效的主要诱因。BROADSONIC 扫描可呈现真实接触区域，反映声能量实际传递区域，而非仅观测表面外观。已有公开 C 扫描采用这套 ZGV 透射方案，完成载玻片上粘贴胶带的成像检测。

已验证案例

显微镜载玻片上的壁贴胶带：肉眼看是简单矩形，扫描结果可检出边缘粘接状态、气泡、压力分布差异；全部在上方非接触完成测量。


应用领域

  • 复合材料与层压板粘接质量验证

  • 点焊检测：区分表面熔合状态与实际接头强度

  • 多层结构分层缺陷检测

  • 包装与医疗器械密封完整性检测


优势：非接触带来的颠覆性价值

  • 高温工件：可检测高温部件，常规耦合剂会蒸发、接触式传感器会失效。

  • 易碎表面：薄膜、涂层、脆弱基底，无法承受物理接触或液体。

  • 产线自动化：无需涂抹、清理耦合剂；亚秒级采集毫米级物体完整振动频谱，信噪比最高可达～1000。

  • 无菌洁净环境：医疗器械制造、半导体工厂，不允许凝胶或水带来污染。


NDT 方案横向对比

  • 传统接触式超声需要耦合剂（凝胶 / 水）并物理接触；无法检测高温、运动、易碎工件。空气 - 钢单界面能量损耗约 45 dB，透射模式总损耗超 80 dB，金属非接触检测是超声领域一大难题。BROADSONIC 完全通过空气实现检测，在远低于 1 秒时间内获取高信噪比 ZGV 透射数据。

  • 激光超声（激发 + 接收）分辨率高，但设备价格极高（20 万美金以上）；激发激光可能损伤敏感表面。公开对比实验表明：BROADSONIC 的空气射流激励 + 光机接收方案，对钢板测量信噪比可达到甚至优于激光超声，无需高能脉冲激光与高压发射电路。

  • 其他空气耦合换能器传统空气耦合传感器为窄带（通常调谐至单一频率），且孔径偏大，限制空间分辨率。BROADSONIC 单次扫描即可采集 0–5 MHz 宽带信号，传感器单点直径约 100 μm。


适用行业

  • 航空航天与复合材料粘接检测、分层缺陷识别、复合材料铺层厚度验证。

  • 汽车行业白车身与电池总成的点焊检测、粘接质量验证。

  • 半导体与电子晶圆厚度均匀性、薄膜测量、芯片粘接检测，无污染风险。

  • 医疗器械无菌生产环境下的密封完整性、粘接验证与工件检测。


测量指标

  • 检测带宽：0–5 MHz，宽带，单次扫描采集

  • 空间分辨率：低至 0.1 mm（100 μm）

  • 接触方式：无接触，空气耦合，无需耦合剂

  • 厚度灵敏度：亚微米级（已验证 20 mm 范围内 7.4 μm 厚度变化）

  • 成像模式：C 扫描、选频幅值图、ZGV 共振图谱

  • 工作距离：毫米至数厘米，空气耦合非接触

  • 抗 EMI：完全抗干扰，传感器头部全光学结构

BROADSONIC 光学超声传感器

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