[ad_1]

مهندسان دانشگاه استنفورد یک روش هوایی برای به تصویر کشیدن اجسام زیر آب با ترکیب نور و صدا برای عبور از سد ظاهرا صعب العبور در مرز آب و هوا ایجاد کرده اند.

محققان پیش بینی می کنند که روزی از سیستم ترکیبی-صوتی ترکیبی آنها برای انجام بررسی های دریایی بیولوژیکی هوایی مبتنی بر هواپیماهای بدون سرنشین ، جستجوی هوایی در مقیاس بزرگ از کشتی ها و هواپیماهای غرق شده و نقشه برداری از اعماق اقیانوس ها با سرعت و سطح جزئیات مشابه استفاده خواهد شد. به عنوان چشم اندازهای زمینی. “سیستم فوتو آکوستیک هوا سونار” آنها در مطالعه اخیر منتشر شده در ژورنال به طور مفصل شرح داده شده است دسترسی به IEEE.

“رادارهای هوافضا و سیستم های مبتنی بر لیزر یا LIDAR برای دهه ها توانسته اند از چشم اندازهای زمین نقشه برداری کنند. سیگنال های راداری حتی می توانند به پوشش ابر و سقف سقف نفوذ کنند. با این حال ، آب دریا برای جذب زیاد است تصویربرداری در آب ، “گفت: مدیر امین اربابیان ، استادیار مهندسی برق در دانشکده مهندسی استنفورد. “هدف ما توسعه یک سیستم قوی تر است که بتواند حتی از طریق آب تیره نیز تصویر کند.”

زیرنویس: اتلاف انرژی

اقیانوس ها حدود 70 درصد از سطح زمین را پوشش می دهند ، اما فقط قسمت کوچکی از اعماق آنها تحت تصویربرداری و نقشه برداری با وضوح بالا قرار گرفته است.

مانع اصلی مربوط به فیزیک است: به عنوان مثال ، امواج صوتی نمی توانند از طریق انعکاس در برابر محیط دیگر ، بیشتر از حد – بیش از 9/99 درصد – انرژی خود را از هوا به آب منتقل کنند یا بالعکس. سیستمی که سعی دارد با استفاده از امواج صوتی در حال حرکت از هوا به آب و برگشت به هوا ، زیر آب را ببیند ، دو بار دچار این اتلاف انرژی می شود – در نتیجه 99.9999 درصد انرژی کاهش می یابد.

به همین ترتیب ، تابش الکترومغناطیسی – اصطلاحی کلی که شامل نور ، مایکروویو و سیگنال های راداری است – همچنین هنگام عبور از یک محیط فیزیکی به محیط دیگر ، انرژی را از دست می دهد ، اگرچه مکانیسم متفاوت از صدا است. اولین نویسنده مطالعه آیدن فیتزپاتریک ، دانشجوی مهندسی برق استنفورد گفت: “نور همچنین مقداری از انرژی خود را از طریق بازتاب از دست می دهد ، اما بیشتر از دست دادن انرژی آن به دلیل جذب آب است.” به هر حال ، این جذب همچنین دلیل نفوذ نور خورشید به اعماق اقیانوس است و به همین دلیل تلفن هوشمند شما – که به سیگنال های سلولی ، نوعی تابش الکترومغناطیسی متکی است – نمی تواند تماس زیر آب را دریافت کند.

نتیجه همه اینها این است که نمی توان اقیانوس ها را از هوا و فضا به همان شیوه زمینی ترسیم کرد. تا به امروز ، بیشتر نقشه برداری زیر آب با اتصال سیستم های سونار به کشتی هایی که منطقه مورد نظر را ترال می کنند ، حاصل شده است. اما این تکنیک برای پوشش مناطق وسیع کند و گران و ناکارآمد است.

زیر عنوان: یک معمای نامرئی

وارد سیستم سونار هوا فتوآکوستیک (PASS) شوید که نور و صدا را برای عبور از رابط هوا و آب ترکیب می کند. ایده آن از پروژه دیگری حاصل می شود که از مایکروویو برای انجام تصویربرداری “بدون تماس” و توصیف ریشه های زیرزمینی گیاهان استفاده می کند. برخی از سازهای PASS در اصل برای این منظور با همکاری آزمایشگاه استاد مهندسی برق استانفورد Butrus Huri-Jakub طراحی شده اند.

اساساً ، PASS بر روی نقاط قوت نور و صدا بازی می کند. فیتزپاتریک گفت: “اگر ما بتوانیم از نور در هوا ، جایی که نور به خوبی حرکت می کند و صدا در آب ، جایی که صدا به خوبی حرکت می کند ، استفاده کنیم ، می توانیم بهترین کیفیت را از هر دو جهان بدست آوریم.”

برای انجام این کار ، سیستم ابتدا لیزر را از هوا شلیک می کند ، که به سطح آب جذب می شود. هنگامی که لیزر جذب می شود ، امواج فراصوتی ایجاد می کند که به پایین ستون آب انتشار یافته و اجسام زیر آب را منعکس می کنند قبل از اینکه به سطح برگردند.

امواج صوتی برگشتی هنوز هم وقتی سطح آب را سوراخ می کنند بیشتر انرژی آنها جذب می شود ، اما با تولید امواج صوتی زیر آب با لیزر ، محققان می توانند از دو برابر اتلاف انرژی جلوگیری کنند.

اربابیان گفت: “ما سیستمی را ایجاد کرده ایم که به اندازه کافی حساس است تا بتواند تلفات را در این مقیاس جبران کند و همچنان امکان تشخیص سیگنال ها و تصاویر را فراهم می کند.”

امواج فراصوت منعکس شده با ابزارهایی به نام مبدل ضبط می شوند. سپس از نرم افزار برای جمع آوری سیگنال های صوتی به عنوان یک معمای نامرئی و بازسازی یک تصویر سه بعدی از جسم یا جسم غوطه ور استفاده می شود.

اربابیان توضیح داد: “همانطور که نور هنگام عبور از آب یا محیط دیگر متراکم تر از هوا شکسته یا” خم می شود “، سونوگرافی نیز شکسته می شود.” “الگوریتم های بازسازی تصویر ما این خمش را که هنگام عبور امواج فراصوت از آب به هوا رخ می دهد اصلاح می کنند.”

زیرنویس: تحقیقات اقیانوس های بدون سرنشین

سیستم های متداول سونار می توانند تا عمق صدها تا هزار متر نفوذ کنند و محققان انتظار دارند که سیستم آنها در نهایت بتواند به عمق مشابهی برسد.

تا به امروز ، PASS فقط در آزمایشگاه در ظرفی به اندازه یک آکواریوم بزرگ آزمایش شده است. فیتزپاتریک گفت: “آزمایش های فعلی از آب ساکن استفاده می کنند ، اما ما در حال حاضر برای مقابله با امواج آب تلاش می کنیم.” “این یک چالش است ، اما ما فکر می کنیم این یک مشکل عملی است.”

گام بعدی ، به گفته محققان ، انجام آزمایشات در یک محیط بزرگتر و در نهایت در یک محیط آبزی باز است.

فیتزپاتریک گفت: “چشم انداز ما برای این فناوری سوار شدن بر روی یک هلی کوپتر یا هواپیمای بدون سرنشین است.” “ما انتظار داریم که این سیستم بتواند ده ها متر بالاتر از آب پرواز کند.”

فیلم را ببینید: https://youtu.be/2YyAnxQkeuk

[ad_2]

منبع: packge-news.ir

ایندکسر