近日，我院智能感知与先进仪器课题组在国际知名工程技术类期刊《Mechanical Systems and Signal Processing》上报道了题为“Three-dimensional localization of gas leakage using acoustic holography”的理论研究。该研究提出了一种基于远场基尔霍夫衍射声全息原理的气体泄漏三维定位方法，并实验验证了该方法在气体泄漏三维定位和成像方面的优越性。我院青年教师李磊副教授为论文第一作者，青年教师乔莹莹博士为通讯作者。该课题《HoloSound：面向工业气体泄漏的声全息3D检测装置》曾于2020年荣获“兆易创新杯”第十五届中国研究生电子设计竞赛全国总决赛国家一等奖。

气体泄漏的检测与定位对于民用、工业和国防领域的安全运行至关重要，比如航天空间站运行、气体管道输运、压力罐体存储、飞机和高铁等大型装备气密性检测等。当前的一维和二维定位检测方法无法对气体泄漏源深度信息（即距离信息）进行有效估计，缺少泄漏源的三维定位方法。本研究首次提出了一种基于远场基尔霍夫衍射声全息的泄漏源三维定位及成像检测方法，并搭建了一套实验验证系统。本系统具有如下优势：其一，基于远场声全息技术可以实现远距离泄漏源的声场重构，同时实现二维成像和深度信息估计；其二，采用合成孔径技术代替常规阵列数据采集方法，不仅显著降低系统复杂性和幅相一致性误差，而且可以实现可配置阵列孔径的高精度定位和成像。该研究有望在工业气体泄漏检测领域得到广泛应用。

该研究得到国家自然科学基金委重大科研仪器研制项目、郑州市协同创新重大专项等项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2022.108952

图1.（a）基于虚拟阵列的实验检测原理图;（b）定位和成像检测实验结果。

图2.气体泄漏源的三维声场重建。(a)算法仿真深度扫描：不同深度的二维平面投影;(b)实验测试深度扫描：实验重建结果在不同深度的二维平面投影。