Mühendisler su altında görmek için ışığı ve sesi birleştiriyor

Mühendisler su altında görmek için ışığı ve sesi birleştiriyor
Yazıyı beğendiyseniz lütfen Paylaşın

Stanford Üniversitesi mühendisleri, hava ve su arayüzündeki aşılmaz görünen bariyeri aşmak için ışığı ve sesi birleştirerek su altı nesnelerini görüntülemek için havadan bir yöntem geliştirdiler.

Araştırmacılar, hibrit optik-akustik sistemlerinin bir gün havadan insansız hava aracına dayalı biyolojik deniz araştırmaları yapmak, batık gemiler ve uçakların havadan büyük ölçekli aramaları yapmak ve okyanus derinliklerini benzer bir hız ve seviyede haritalamak için kullanıldığını öngörüyorlar. Dünya’nın manzaraları gibi detay. “Fotoakustik Hava Sonar Sistemi”, dergide yayınlanan yeni bir çalışmada ayrıntılı olarak açıklanmıştır. IEEE Erişimi.

“Havadan ve uzaydan gelen radar ve lazer tabanlı veya LIDAR sistemler, onlarca yıldır Dünya’nın manzaralarını haritalayabiliyor. Radar sinyalleri bulut kapsama ve gölgelik kapsamına bile girebiliyor. Bununla birlikte, deniz suyu, suya görüntüleme için çok fazla emicidir, Stanford Mühendislik Okulu’nda elektrik mühendisliği doçenti olan araştırma lideri Amin Arbabian, “dedi. “Amacımız, bulanık sularda bile görüntü oluşturabilen daha sağlam bir sistem geliştirmek.”

Alt başlık: Enerji kaybı

Okyanuslar, Dünya yüzeyinin yaklaşık yüzde 70’ini kaplar, ancak derinliklerinin yalnızca küçük bir kısmı yüksek çözünürlüklü görüntüleme ve haritalamaya tabi tutulmuştur.

Ana engel fizikle ilgilidir: Örneğin, ses dalgaları, diğer ortama karşı yansıtma yoluyla enerjilerinin çoğunu – yüzde 99.9’dan fazlasını – kaybetmeden havadan suya veya tam tersi geçemez. Havadan suya ve tekrar havaya giden ses dalgalarını kullanarak sualtını görmeye çalışan bir sistem, bu enerji kaybına iki kez maruz kalır ve bu da yüzde 99,9999 enerji azaltımı sağlar.

Benzer şekilde, elektromanyetik radyasyon – ışık, mikrodalga ve radar sinyallerini içeren bir şemsiye terim – ayrıca bir fiziksel ortamdan diğerine geçerken enerji kaybeder, ancak mekanizma sesten farklıdır. Stanford’da elektrik mühendisliği alanında yüksek lisans öğrencisi olan çalışmanın birinci yazarı Aidan Fitzpatrick, “Işık ayrıca yansımadan bir miktar enerji kaybeder, ancak enerji kaybının büyük kısmı su tarafından absorbe edilmesinden kaynaklanmaktadır” dedi. Bu arada, bu soğurma aynı zamanda güneş ışığının okyanus derinliğine nüfuz etmemesinin ve neden hücresel sinyallere, bir tür elektromanyetik radyasyona dayanan akıllı telefonunuzun su altındaki çağrıları alamama nedenidir.

Tüm bunların sonucu, okyanusların havadan ve uzaydan karada olduğu gibi haritalanamayacağıdır. Bugüne kadar, çoğu su altı haritalaması, belirli bir ilgi alanına giren bir bölgede trol yapan gemilere sonar sistemleri eklenerek gerçekleştirildi. Ancak bu teknik yavaş ve maliyetlidir ve geniş alanları kaplamak için yetersizdir.

Subhead: Görünmez bir yapboz

Hava-su arayüzünü kırmak için ışığı ve sesi birleştiren Fotoakustik Hava Sonar Sistemine (PASS) girin. Fikir, yer altı bitki köklerinin “temassız” görüntüleme ve karakterizasyonunu gerçekleştirmek için mikrodalgalar kullanan başka bir projeden kaynaklanıyordu. PASS’ın bazı enstrümanları başlangıçta Stanford elektrik mühendisliği profesörü Butrus Khuri-Yakub’un laboratuvarı ile işbirliği içinde bu amaç için tasarlandı.

PASS, özünde ışık ve sesin bireysel güçleriyle oynuyor. Fitzpatrick, “Işığın iyi gittiği havada ışığı ve sesin iyi yayıldığı sudaki sesi kullanabilirsek, her iki dünyanın da en iyisini elde edebiliriz” dedi.

Bunun için sistem önce su yüzeyinde emilen havadan bir lazer atar. Lazer absorbe edildiğinde, su sütununda aşağı doğru yayılan ve yüzeye doğru geri dönmeden önce su altındaki nesnelerden yansıyan ultrason dalgaları üretir.

Geri dönen ses dalgaları, su yüzeyini kırdıklarında hala enerjilerinin çoğunu tüketiyorlar, ancak araştırmacılar, lazerlerle su altında ses dalgaları oluşturarak enerji kaybının iki kez olmasını önleyebilirler.

Arbabian, “Bu büyüklükteki bir kaybı telafi edecek ve yine de sinyal tespiti ve görüntülemeye izin verecek kadar hassas bir sistem geliştirdik” dedi.

Yansıyan ultrason dalgaları, dönüştürücü adı verilen cihazlarla kaydedilir. Yazılım daha sonra akustik sinyalleri görünmez bir yapboz gibi tekrar bir araya getirmek ve batık özellik veya nesnenin üç boyutlu bir görüntüsünü yeniden oluşturmak için kullanılır.

Arbabian, “Işığın sudan veya havadan daha yoğun herhangi bir ortamdan geçerken nasıl kırıldığına veya” büküldüğüne “benzer şekilde, ultrason da kırılıyor” dedi. “Görüntü yeniden yapılandırma algoritmalarımız, ultrason dalgaları sudan havaya geçtiğinde meydana gelen bu bükülmeyi düzeltir.”

Subhead: Drone okyanus araştırmaları

Geleneksel sonar sistemleri, yüzlerce ila binlerce metre derinliklere nüfuz edebilir ve araştırmacılar, sistemlerinin sonunda benzer derinliklere ulaşmasını bekliyorlar.

Bugüne kadar, PASS yalnızca laboratuvarda büyük bir akvaryum büyüklüğündeki bir kapta test edilmiştir. Fitzpatrick, “Mevcut deneyler statik su kullanıyor ancak şu anda su dalgaları ile başa çıkmak için çalışıyoruz” dedi. “Bu zor bir sorun ama uygulanabilir bir sorun olduğunu düşünüyoruz.”

Araştırmacılar, bir sonraki adımın daha geniş bir ortamda ve nihayetinde açık su ortamında testler yapmak olacağını söylüyor.

Fitzpatrick, “Bu teknolojiye yönelik vizyonumuz bir helikopterde veya dronda” dedi. “Sistemin su üzerinde onlarca metre yükseklikte uçabilmesini bekliyoruz.”

Videoyu izleyin: https://youtu.be/2YyAnxQkeuk

.

Kaynak

admin

admin

Talebemektebi bir sevdanın hikayesi

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Translate »