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世界焦點！麻省理工學(xué)院工程師打造無需電池的無線水下相機(jī)

2022-09-27 05:40:53 來源：cnBeta.COM

(相關(guān)資料圖)

根據(jù)科學(xué)家的估計，超過95%的地球海洋從未被觀察過，這意味著我們看到我們星球的海洋比我們看到月球的遠(yuǎn)方或火星的表面還要少。阻礙廣泛的海底探索的一個巨大的挑戰(zhàn)是為水下攝像機(jī)長時間供電的高成本。現(xiàn)在這樣做需要把它拴在一艘研究船上，或者經(jīng)常派船去給它的電池充電。

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麻省理工學(xué)院的工程師們已經(jīng)邁出了克服這一問題的重要一步，開發(fā)了一種超高效的無電池?zé)o線水下攝像機(jī)。事實上，它比其他海底相機(jī)的能效高約10萬倍。即使在黑暗的水下環(huán)境中，該設(shè)備也能拍攝彩色照片，并通過水無線傳輸圖像數(shù)據(jù)。

使得這種自主相機(jī)特別獨(dú)特的是，它是由聲音驅(qū)動的。它將聲波在水中傳播的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，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，該相機(jī)還使用聲波將數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€可以重建圖像的接收器。

由于它不需要電源，該相機(jī)可以在收回之前連續(xù)運(yùn)行數(shù)周，這將使科學(xué)家能夠在海洋的偏遠(yuǎn)地區(qū)尋找新物種。它還可以用來捕捉海洋污染的圖像，或監(jiān)測水產(chǎn)養(yǎng)殖場中飼養(yǎng)的魚的健康和生長情況。

由壓電材料制成的傳感器被放置在相機(jī)的外部，用來獲取能量。壓電材料在受到機(jī)械力的作用時產(chǎn)生電信號。當(dāng)穿過水的聲波碰到傳感器時，它們就會振動，機(jī)械能被轉(zhuǎn)化為電能。這些聲波可能來自任何來源，如經(jīng)過的船只或海洋生物。照相機(jī)儲存收獲的能量，直到它積累到足以為拍攝照片和通信數(shù)據(jù)的電子裝置供電。

為了保持盡可能低的功耗，工程師們使用了現(xiàn)成的超低功率成像傳感器。然而，這些傳感器只能捕獲灰度圖像。而且，由于大多數(shù)水下環(huán)境缺乏光源，他們也需要開發(fā)一個低功率的閃光燈。他們使用紅色、綠色和藍(lán)色LED同時解決了這兩個問題。當(dāng)相機(jī)捕捉到一個圖像時，它照亮一個紅色LED，然后使用圖像傳感器來拍攝照片。它用綠色和藍(lán)色LED重復(fù)同樣的過程。