麻省理工學院工程師打造無需電池的無線水下相機

2022年09月27日12:47

  根據科學家的估計,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是為水下攝像機長時間供電的高成本。現在這樣做需要把它拴在一艘研究船上,或者經常派船去給它的電池充電。

  麻省理工學院的工程師們已經邁出了克服這一問題的重要一步,開發了一種超高效的無電池無線水下攝像機。事實上,它比其他海底相機的能效高約10萬倍。即使在黑暗的水下環境中,該設備也能拍攝彩色照片,並通過水無線傳輸圖像數據。

  使得這種自主相機特別獨特的是,它是由聲音驅動的。它將聲波在水中傳播的機械能轉換為電能,為其成像和通信設備提供動力。在捕獲和編碼圖像數據後,該相機還使用聲波將數據傳輸到一個可以重建圖像的接收器。

  由於它不需要電源,該相機可以在收回之前連續運行數週,這將使科學家能夠在海洋的偏遠地區尋找新物種。它還可以用來捕捉海洋汙染的圖像,或監測水產養殖場中飼養的魚的健康和生長情況。

  由壓電材料製成的傳感器被放置在相機的外部,用來獲取能量。壓電材料在受到機械力的作用時產生電信號。當穿過水的聲波碰到傳感器時,它們就會振動,機械能被轉化為電能。這些聲波可能來自任何來源,如經過的船隻或海洋生物。照相機儲存收穫的能量,直到它積累到足以為拍攝照片和通信數據的電子裝置供電。

  為了保持儘可能低的功耗,工程師們使用了現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,由於大多數水下環境缺乏光源,他們也需要開發一個低功率的閃光燈。他們使用紅色、綠色和藍色LED同時解決了這兩個問題。當相機捕捉到一個圖像時,它照亮一個紅色LED,然後使用圖像傳感器來拍攝照片。它用綠色和藍色LED重複同樣的過程。

  本文來自cnBeta

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