XARION Eta450无膜光学麦克风：50 kHz–2 MHz超声带宽监测飞秒激光加工过程

奥地利XARION Laser Acoustics与德国阿沙芬堡应用科学大学合作的研究成果，发表于MDPI《Photonics》期刊（2026年13卷448号，开放获取）。研究团队采用XARION Eta450无膜光学麦克风，对超短脉冲（飞秒）激光车削过程开展实时声学监测，验证了单只传感器即可同步感知材料去除、直径缩减、表面质量、激光通量与光束偏移量，为超快激光加工迈向自动化闭环控制提供了可复现路径。

超短脉冲激光的重复频率常超50 kHz、乃至MHz量级，声发射集中在脉冲重复频率及其高次谐波频段。常规麦克风在20 kHz以上灵敏度急剧下降，压电传感器需与被测结构机械耦合，现有商用传感器普遍无法覆盖该频段，使非接触式超声检测的在线化成为USP激光加工落地的关键环节。

Eta450采用法布里-珀罗干涉原理：声波改变空气折射率，谐振器光程随之变化，返回光强度被声信号调制。作为奥地利光学麦克风的代表型号，它无膜片、无机械振动部件，带宽50 kHz–2 MHz，动态范围100 dB，自噪声低至5 µPa，灵敏度100 mV/Pa，在工艺气体、排气系统与机床噪声并存的工业环境中仍可逐脉冲捕捉烧蚀声发射。

研究以直径1 mm硬质合金棒为对象开展三组切向激光车削实验：其一，固定偏移量递增重复次数，归一化声能随重复递减，第5次后降至环境噪声水平，准确指示加工终点；其二，偏移量0.01→0.1 mm，声能与材料表面激光通量相关而非烧蚀速率；其三，引入trepanning光学后，声信号可区分激光命中与未命中材料的时段，反算偏移量与工件直径。这使XARION无损检测能力从离线检测延伸到在线过程监测。

XARION光学检测仪与XARION激光超声检测仪（LEA激光超声系统）方案可拓展至激光车削、激光钻孔、激光清洗、激光焊接、LPBF金属增材制造、超声焊接等脉冲型工艺的在线质量监测，覆盖精密刀具制造、医疗工程、消费电子、航空航天零部件加工。针对加工状态不可见、参数波动发现滞后、废品率难控等痛点，光学麦克风以非接触、无耦合剂、抗电磁干扰的方式提供实时声学反馈，支撑XARION 激光超声无损检测与闭环工艺调控。Eta450 Ultra光学麦克风由信倍通代理，欢迎科研院校与企业研发团队咨询选型与试用。

应用场景

Eta450 Ultra 面向超短脉冲激光加工过程监测与无损检测两类主场景：一是激光车削、激光钻孔、激光清洗、激光焊接、LPBF增材制造、超声焊接等脉冲型工艺的在线质量监测；二是复合材料、点焊、粘接接头的非接触超声无损检测与声场表征。典型行业覆盖精密刀具制造、医疗工程、消费电子、航空航天零部件加工与科研实验室。

痛点问题和解决方案

痛点一：加工过程“黑箱”，材料去除状态不可见。常规手段（OCT、光谱相机、压电传感器）受限于极小加工几何、微弱辐射或机械耦合，无法用于USP激光工艺。解决方案：Eta450以50 kHz–2 MHz超声带宽逐脉冲捕获烧蚀声发射，声能曲线实时映射材料去除量与加工终点。

痛点二：参数波动发现滞后、废品率控制困难。解决方案：单个光学麦克风同时感知材料去除、直径缩减、表面质量、激光通量与光束偏移量，为工艺参数闭环调控提供实时反馈。

痛点三：传统接触式测量干扰工艺、需要耦合剂与维护。解决方案：无膜、非接触、抗电磁干扰的光学干涉测量，可在工艺气体、排气系统与机床噪声并存的工业环境中稳定运行。