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科學的發展，讓我們能夠把無形的東西化成具體的影像。透過紅外線熱像儀，我們看到物體溫度的分布或是有機氣體的洩漏──那你知道「聲音」也能被看見嗎？
圖一、聲波頻率範圍（出處：網路）
最常見的聲波顯像有水底聲納（sonar）和醫用超音波（ultrasound medical imaging），兩種顯像方式會「主動」發出聲波，設備分析反射回來的訊號，視覺化目標物的外觀和取得相關資訊。
還有一種則是「被動的」聲波顯像，藉由麥克風陣列（microphone array）捕捉聲音，以不同顏色定義聲音強度（深紅色最強，藍色最弱），視覺化聲源所在的位置。
圖二為1996年進行的一項實驗。將一系列聲音照片組合而成的聲音分布圖，其原理便是使用陣列麥克風紀錄TGV高鐵移動時發出的聲音。
圖二、TGV高鐵的聲音影像。聲源最強處為列車兩端，中間的區段來自列車頂上的集電弓與車底的輪子發出的聲音（出處：Alien Vision: Exploring the Electromagnetic Spectrum with Imaging Technology, ch5, p.120, fig 5.11）
波長越短（頻率越高），畫面的解析度越清楚。
近年，此種技術除了運用於定位噪音源之外，也成為了預知保養領域中新興的檢測工具。
圖三、DIPF曲線圖（Design-installation-potential failure-failure），使用超音波檢測異常，能夠在故障早期就進行規畫改善（出處：網路）
設備故障通常並非一夕之間發生的事，而是從難以察覺的細微異常開始，經過累積，設備才失效或停機。若是能夠盡早發現，進行應對處理，便能夠預防無預警的停機甚至災害。
我們可以透過各種量測方式，在異常發生初期便能規畫修正，不僅減少維修保養的支出，還能改善早期異常造成的效能低落。
紅外線熱像儀可以顯示設備的異常溫升，察覺故障；但在「熱」因異常出現之前，「聲音」早就先透露了線索。透過儀器檢測異音（超音波），能夠比熱像檢測更早發現異常。
因此，此類工業用聲波顯像儀以陣列麥克風接收聲音訊號，立即在畫面中定位出聲源（故障源）。但如果處於吵雜的工廠環境中，要如何正確收音呢？
圖四、找到最適合吵雜工廠環境的檢測頻率，約為20kHz到30kHz之間（出處：NL Acoustic）
在吵雜的工廠中，故障或是空氣洩漏問題發出的聲音，人耳幾乎無法聽見。為了克服環境的干擾，聲波顯像儀通常使用超音波的頻率範圍進行檢測。例如：FLIR Si124便能自動針對20kHz以上的高頻聲音進行讀取，大幅減少環境噪音的干擾。
目前此種工業聲波顯像儀，多用於加壓空氣洩漏檢測與局部放電檢測。
我們將在下一篇為大家介紹這兩種檢測應用。
趁熱繼續閱讀》》》看見聲音（中）：工業聲波顯像儀
趁熱繼續閱讀》》》看見聲音（下）：麥克風的數量有關係嗎？
想知道更多》》》FLIR Si124 工業聲波顯像儀
參考資料
Richards, A. A. (2001). Acoustic Imaging: Seeing with Sound. In Alien Vision: Exploring the Electromagnetic Spectrum with Imaging Technology (pp. 107–121). SPIE.
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