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聲波驅(qū)動的無線水下攝像機(jī)面世

發(fā)布時(shí)間:2022-09-27 10:20:00來源: 科技日報(bào)

  探索海洋未知區(qū)域、跟蹤污染、監(jiān)測氣變

  聲波驅(qū)動的無線水下攝像機(jī)面世

  科技日報(bào)北京9月26日電 (記者張夢然)科學(xué)家估計(jì),超過95%的地球海洋從未被觀測到過,而為水下攝像機(jī)長時(shí)間供電成本太高,阻礙了對海底的廣泛探索。美國麻省理工學(xué)院(MIT)研究人員開發(fā)出一種聲波驅(qū)動的無電池?zé)o線水下相機(jī),為解決這一問題邁出了重要一步。該相機(jī)的能效比其他海底相機(jī)高出約10萬倍,即使在黑暗的水下環(huán)境中,也能拍攝彩色照片,并通過水無線傳輸圖像數(shù)據(jù)。研究論文發(fā)表在最近的《自然·通訊》上。

  該相機(jī)的自主攝像頭由聲波驅(qū)動。它能將穿過水的聲波的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,為其成像和通信設(shè)備提供動力。在捕獲和編碼圖像數(shù)據(jù)后,相機(jī)還使用聲波將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街亟▓D像的接收器。因?yàn)樗恍枰娫?,所以相機(jī)可在探索海洋之前連續(xù)運(yùn)行數(shù)周,使科學(xué)家能夠在海洋的偏遠(yuǎn)地區(qū)尋找新物種。它還可通過拍攝監(jiān)測海洋污染情況或水產(chǎn)養(yǎng)殖場魚類的健康和生長。

  團(tuán)隊(duì)成員稱,這款相機(jī)最令人興奮的應(yīng)用之一是氣候監(jiān)測??茖W(xué)家正在建立氣候模型,但缺少來自95%以上海洋的數(shù)據(jù)。這項(xiàng)技術(shù)可以幫助他們建立更準(zhǔn)確的氣候模型,更好地了解氣候變化如何影響海底世界。

  為制造可長時(shí)間自主運(yùn)行的相機(jī),研究人員需要一種可在水下單獨(dú)收集能量而自身功耗很少的設(shè)備。相機(jī)使用由壓電材料制成的傳感器獲取能量以及超低功耗成像傳感器,即使圖像看起來黑白相間,紅色、綠色和藍(lán)色的光也會反射在每張照片的白色部分。圖像數(shù)據(jù)在后處理中合并時(shí),就可重建彩色圖像。

  研究人員在幾種水下環(huán)境中測試了相機(jī)。在其中一次,他們捕捉了漂浮在新罕布什爾州池塘中的塑料瓶的彩色圖像。他們還能拍攝出高質(zhì)量的非洲海星照片,照片中甚至連沿著海星手臂的微小結(jié)節(jié)清晰可見。該設(shè)備還有效地在一周的黑暗環(huán)境中反復(fù)對水下植物進(jìn)行成像,以監(jiān)測其生長情況。

  總編輯圈點(diǎn)

  海洋,廣闊、深邃又神秘,只有不到5%的地球海洋被探索過,其他區(qū)域?qū)θ祟悂碚f還是個(gè)謎。這次,科研人員開發(fā)出了一種聲波驅(qū)動的無線水下相機(jī),解決了供電的問題;它使用了超低功耗成像傳感器,雖然乍看得到的圖像可能平平無奇,但進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后,便可重建水下拍攝物體的彩色圖像。將這類相機(jī)長期布置在海洋中,便可獲得關(guān)于某一區(qū)域環(huán)境變化的直觀證據(jù)。畢竟,人們總相信眼見為實(shí),相機(jī)帶回的罕見的畫面,或許能給人更大的震撼。

(責(zé)編:陳濛濛)

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