作者:张梦然 来源:科技日报 发布时间:2022/9/27 10:22:08
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探索海洋未知区域、跟踪污染、监测气变
声波驱动的无线水下摄像机面世

 

科技日报北京9月26日电 (记者张梦然)科学家估计,超过95%的地球海洋从未被观测到过,而为水下摄像机长时间供电成本太高,阻碍了对海底的广泛探索。美国麻省理工学院(MIT)研究人员开发出一种声波驱动的无电池无线水下相机,为解决这一问题迈出了重要一步。该相机的能效比其他海底相机高出约10万倍,即使在黑暗的水下环境中,也能拍摄彩色照片,并通过水无线传输图像数据。研究论文发表在最近的《自然·通讯》上。

该相机的自主摄像头由声波驱动。它能将穿过水的声波的机械能转化为电能,为其成像和通信设备提供动力。在捕获和编码图像数据后,相机还使用声波将数据传输到重建图像的接收器。因为它不需要电源,所以相机可在探索海洋之前连续运行数周,使科学家能够在海洋的偏远地区寻找新物种。它还可通过拍摄监测海洋污染情况或水产养殖场鱼类的健康和生长。

团队成员称,这款相机最令人兴奋的应用之一是气候监测。科学家正在建立气候模型,但缺少来自95%以上海洋的数据。这项技术可以帮助他们建立更准确的气候模型,更好地了解气候变化如何影响海底世界。

为制造可长时间自主运行的相机,研究人员需要一种可在水下单独收集能量而自身功耗很少的设备。相机使用由压电材料制成的传感器获取能量以及超低功耗成像传感器,即使图像看起来黑白相间,红色、绿色和蓝色的光也会反射在每张照片的白色部分。图像数据在后处理中合并时,就可重建彩色图像。

研究人员在几种水下环境中测试了相机。在其中一次,他们捕捉了漂浮在新罕布什尔州池塘中的塑料瓶的彩色图像。他们还能拍摄出高质量的非洲海星照片,照片中甚至连沿着海星手臂的微小结节清晰可见。该设备还有效地在一周的黑暗环境中反复对水下植物进行成像,以监测其生长情况。

 
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