根據(jù)科學(xué)家的估計(jì),超過(guò)95%的地球海洋從未被觀察過(guò),,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(gè)巨大的挑戰(zhàn)是為水下攝像機(jī)長(zhǎng)時(shí)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。
麻省理工學(xué)院的工程師們已經(jīng)邁出了克服這一問(wèn)題的重要一步,,開(kāi)發(fā)了一種超高效的無(wú)電池?zé)o線水下攝像機(jī),。事實(shí)上,它比其他海底相機(jī)的能效高約10萬(wàn)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(guò)水無(wú)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(dòng)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(dòng)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(gè)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(lái)捕捉海洋污染的圖像,,或監(jiān)測(cè)水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)中飼養(yǎng)的魚(yú)的健康和生長(zhǎng)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(lái)獲取能量,。壓電材料在受到機(jī)械力的作用時(shí)產(chǎn)生電信號(hào)。當(dāng)穿過(guò)水的聲波碰到傳感器時(shí),,它們就會(huì)振動(dòng),,機(jī)械能被轉(zhuǎn)化為電能。這些聲波可能來(lái)自任何來(lái)源,,如經(jīng)過(guò)的船只或海洋生物,。照相機(jī)儲(chǔ)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(kāi)發(fā)一個(gè)低功率的閃光燈,。他們使用紅色、綠色和藍(lán)色LED同時(shí)解決了這兩個(gè)問(wèn)題,。當(dāng)相機(jī)捕捉到一個(gè)圖像時(shí),,它照亮一個(gè)紅色LED,然后使用圖像傳感器來(lái)拍攝照片,。它用綠色和藍(lán)色LED重復(fù)同樣的過(guò)程,。
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