Delphin-inspirierten Tech durchschaut Bubbles
Durch Nachdenken über wie Delphine mit Echoortung Probleme lösen könnte — die Methode der Meeressäuger verwenden, um Objekte im Wasser zu finden – Forscher haben eine Möglichkeit, Objekte durch Blase Wolken zu erkennen, die effektiv vom Menschen verursachten Sonarsysteme blind würde kommen.
Die neue Technik könnte sich als hilfreich erweisen in flachen Gewässern, wo sprudelnde Wasser häufiger und Sonar zunehmend Verwendung findet.
Sonar arbeitet ähnlich wie die Echoortung von Delphinen und Fledermäusen verwendet. Durch die Analyse der Unterschiede zwischen emittierten Schallimpulse und deren Echos, Sonar erkennt und Ziele identifizieren.
Leider führt standard Sonar nicht gut aus wenn Blase Wolken vorhanden sind, die Klang zu zerstreuen und Krempel Sonar Bilder. Blase-Wolken sind häufig von brechenden Wellen in flachen Gewässern.
"Kalten Krieges Sonar hauptsächlich für den Einsatz in tiefen Gewässern entwickelt wurde wo Bläschen sind nicht wirklich ein Problem, aber viele der heutigen Anwendungen beinhalten Flachwasser,", sagte Forscher Timothy Leighton, ein Physiker an der University of Southampton. "Bessere Erkennung und Klassifizierung von Zielen im sprudelnden Wasser sind wichtige Ziele der Flachwasser-Sonar."
"Schauen Sie in den Küstengewässern rund um den Persischen Golf--sie sind voll von Crud-wie Bubbles von brechenden Wellen auf die Küste und Schlamm aus den Flüssen Euphrat und Tigris," Leighton erzählt TechNewsDaily. "Hier Minen versteckt sind. Der US-Marine verwendet Delfine und Taucher hier, da Sonar nicht funktionierte, um Minen in dieser Region zu finden."
Leighton umgedreht Fischschwärme, Delfine für Inspiration nach dem lernen, dass die Tiere weben kreisförmigen "Luftblase Netze". Die Netze zwingen die Fische zusammen, cluster erleichtert ihnen die Delfine zu holen ab.
"Es mir eingefallen, dass entweder Delfine waren ihre Sonar Blendung, wenn solche Netze zu machen, sonst haben sie ein bessere Sonarsystem," sagte Leighton.
Wissenschaftler wissen nicht, welche Art von Sonar Delphine verwenden während der Jagd mit Blase Netze, so dass Leighton aus Delfine direkt kopieren konnte nicht. "Ich setzte mich und ausgearbeitet, welche ich verwenden würde, wäre ich ein Delphin Puls," sagte er.
Das Ergebnis war ein neues Sonar-Konzept namens Twin invertiert-Puls-Sonar (TWIPS). Diese neuartige Technik nutzt die Möglichkeit, dass Luftblasen in Klangfelder, pulsieren der beeinflusst der Eigenschaften des Sonar-Echos.
Diese Methode verwendet eine Reihe von Partnerstadt Paare der Schallimpulse, mit dem ersten Puls jedes Paares emittiert einen Bruchteil einer Sekunde vor seinem Zwilling. Die Wellenform des ersten Impulses ist eine invertierte Replik, dass sein Zwillingsbruder.
Anders als bei inerte Feststoffe verursachen Schallimpulse Blase Wände deutlich verschieben. Die Blase-Erweiterung, die einen Schallimpuls verursacht kann nicht exakt die Blase Kompression durch eine invertierte Kopie des erfahrenen, dass Puls--obwohl die Blase ausdehnen kann, soweit es mag, es auf den Punkt komprimiert werden kann nicht, dass es ganz verschwindet. Auf diese Weise können Forscher sagen welche Anklänge von Festkörpertargets im Vergleich zu denen von Luftblasen reflektiert.
In Experimenten in einem Wassertank fanden die Forscher ihre Methode besser als standard-Sonar bei der Erkennung einer kleinen Stahlscheibe sprudelnde Bedingungen ähnlich denen fand unter ozeanischen brechenden Wellen. Sie anschließend durchgeführten Studien auf hoher See an Bord Küstenforschung, vergleichen ihre Technik mit standard Sonar, die scans den Meeresboden in Southampton Water.
"TWIPS besser als standard Sonar im Zuge der großen Schiffe wie Fähren,", sagte der Forscher Justin Dix an der University of Southampton.
Neben dem Scannen des Wassers für die Ziele, ein weiteres Einsatzgebiet für TWIPS ist seine Fähigkeit, Luftblasen in Materialien zu erkennen--sie Sediment zu schwächen, wenn man, Brücken, zum Beispiel will, und sie zu Reifenplatzer, beim Bohren nach Öl, führen können wie in der Deepwater Horizon-Katastrophe zu sehen. Industriell, sie können auch suchen nach Luftblasen in Keramik, Glas, Kunststoffe und andere Materialien, die Millionen von Dollar an Kosten können nutzlos – und damit verschwendet – Produkte.
Diese Methode der Verwendung von Partnerstadt Impulse könnte auch helfen Krempel aus Radar als auch zu entfernen. Als solche könnte man verwenden, um versteckte elektronische Fehler und improvisierte Sprengsätze oder IEDs zu erkennen.
"Ich hoffe wirklich, dass Radar Systeme mit Hilfe der Technik gebaut werden, die Sprengsätze in Afghanistan erkennen würde, das wäre sehr wichtig," sagte Leighton.
Die Forschung ist in der 8 Dezember-Ausgabe der Proceedings of the Royal Society A. detailliert.
- Unterwasser 'Donner' könnte zu Sonar besser
- 10 tief greifende Innovationen voran
- Heilige Fledermaus Trick! Biosonar könnten Roboter Nachtsicht geben.