
通过思考海豚如何使用回声定位解决问题(海洋哺乳动物在水中定位物体的方法),研究人员提出了一种通过气泡云来检测物体的方法,这些云可以有效地盲人人造声纳系统。
新技术可以证明对浅水有帮助,那里的水更常见,在哪里声纳越来越多地发现使用。
声纳的操作与海豚和蝙蝠使用的回声定位。通过分析发出的声音脉冲及其回声之间的差异,声纳可以检测和识别目标。
不幸的是,当存在气泡云时,标准声纳表现不佳,它们会散布声音和混乱的声纳图像。气泡云是在浅水中破坏波的常见。
南安普敦大学物理学家蒂莫西·莱顿(Timothy Leighton)说:“冷战声纳主要是用于在泡泡并不多的深水中使用的,但是当今的许多应用都涉及浅水。” “在起泡水域中更好地检测和分类是浅水声纳的主要目标。”
Leighton告诉Technewsdaily:“看看波斯湾周围的沿海水域 - 它们充满了像泥泞的气泡,从海岸线上的波浪和河流Euphrates和Tigris的泥浆中的泥浆中爆发。” “这里的地雷是隐藏的。美国海军使用了海豚和潜水员在这里,由于Sonar没有工作在该地区找到地雷。”
Leighton得知动物在鱼学校周围编织了圆形的“泡泡网”后,转向海豚寻求灵感。篮网迫使鱼聚集在一起,使海豚更容易捡起。
莱顿说:“在我看来,要么海豚在制作这样的网时使他们的声纳蒙蔽,否则它们具有更好的声纳系统。”
科学家不知道用泡泡网狩猎时使用哪种类型的声纳海豚,因此Leighton无法直接从海豚中复制。他说:“我坐下来弄清楚如果我是海豚,我将使用什么脉搏。”
结果是一个新的声纳概念,名为Twin Inverted Pulse Sonar(Twips)。这种新颖的技术利用了在声场中脉动脉动的方式,从而影响声纳回声的特征。
该方法使用一系列双对声音脉冲,其中第一的每对的脉冲在双胞胎之前发出一秒钟。第一个脉冲的波形是其双胞胎的倒置副本。
与惰性固体的情况不同,声音脉冲会导致气泡壁显着移动。声音脉冲引起的气泡膨胀无法与该脉冲的倒置复制品所经历的气泡压缩完全匹配 - 尽管气泡可以扩展到最喜欢的范围,但它不能压缩到完全消失。通过这种方式,研究人员可以判断哪些回声反映了固体目标与来自气泡的目标相比。
在水箱中的实验中,研究人员发现他们的方法在起泡条件下检测出类似于海洋破裂波的小钢盘的标准声纳。他们接下来在海上研究船上进行了试验,将其技术与标准声纳进行了比较,该技术将海床扫描在南安普敦水中。
南安普敦大学的研究员贾斯汀·迪克斯(Justin Dix)说:“在大型船只之后,倾斜的标准声纳优于标准声纳。”
除了将水扫描到目标外,折线的另一种用途是它可以检测到材料中的气泡的能力 - 例如,如果人们想建造桥梁,它们会削弱沉积物,例如在深水地平线灾难中看到的那样,它们在钻探石油时可能会导致井喷。从工业上讲,他们还可以在陶瓷,眼镜,塑料和其他材料中寻找泡沫成本数百万美元的无用(因此浪费)产品。
这种使用双脉冲的方法也可以帮助也从雷达中取出混乱。因此,可以使用它来检测隐藏的电子错误和简易的爆炸设备或简易爆炸装置。
莱顿说:“我真的希望可以构建使用该技术的雷达系统,以检测在阿富汗的IED,这将非常重要。”
该研究在12月8日的皇家学会A.