Uczeni wynaleźli sonar wzorowany na echolokacji delfinów
Uczeni z University of Southampton wynaleźli sonar wzorowany na zasadzie działania ośrodka echolokacji występującego u delfinów. Jest on czulszy i doskonalszy niż obecnie stosowane m.in. nie przeszkadzają mu termokliny i kurtyny wodne z prądów i baniek powietrza w wodzie.
Sonar działa na zasadzie dźwięków odbitych – różnica między emisją i jej echem pozwala wykrywać nieruchome obiekty podwodne jak: rafy, skały czy wraki oraz ruchome, jak: łodzie podwodne, czy ławice ryb. Sonar jednak łatwo oszukać, zwłaszcza w przypadku termoklin o ostrych granicach, czyli warstw wody o różnej temperaturze, kurtyn wodnych z prądów czy baniek powietrza.
Jak powiedział prof. echolokacji Timothy Leighton z Institute of Sound and Vibration Research (ISVR) na University of Southampton „zimnowojenny sonar działał na głębokich wodach, gdzie bańki powietrza, czy innych gazów nie stanowiły wielkiego problemu. Obecnie sonary pracują także na wodach płytkich, gdzie zaburzenia warstw i bańki są problemem. Lepsza detekcja i klasyfikacja obiektów podwodnych jest kluczem do wynalezienia sprawnego sonaru wód płytkich”.
Zespół pod kierownictwem Leightona opracował koncepcję nowego sonaru tzw. pulsacyjnego sonaru z bliźniaczą inwersją TWIPS, który jest w stanie określić sposób pulsowania kurtyn wodnych z baniek powietrza w polu dźwiękowym sonaru i wykrywać obiekty poza nimi, co zwiększa jego skuteczność.
„Aby złapać zdobycz, delfiny tworzą sieć z banieczek powietrza, w której najlepsze, skonstruowane przez ludzi, sonary przestają działać. Wydawało się, że albo sonar delfinów też ślepnie, albo mają one lepszy system echolokacji. Nie zanotowaliśmy, jakiego typu echolokacji używają one w kurtynie z baniek powietrza, ale zbudowaliśmy biosonar, który skopiował sygnały delfinów. Usiadłem i zacząłem nim pracować, zupełnie jakbym był delfinem” – mówi Leighton.
TWIPS – biosonar zbudowany na podstawie zarejestrowanych sygnałów delfinów używa pary bliźniaczych sygnałów. Pierwszy sygnał jest falą dźwiękową posiadającą swoją odwróconą bliźniaczą replikę i jest emitowany ułamek sekundy wcześniej niż „bliźniak”.
Jak wykazał zespół Leightona, ten podwójny sygnał ma służyć wzmocnieniu echa celu, jeśli napotka on jednocześnie kurtynę z baniek powietrza.
W najnowszych badaniach praktycznych, sonar Leightona przewyższył wszystkie tradycyjne konstrukcje, kiedy w trakcie próby w dużym basenie znalazł i rozpoznał mały stalowy dysk, ukryty za kurtynami banieczek powietrza, takimi, jakie powstają od łamiących się fal przy brzegu.
Następne badania odbyły się przy użyciu sonarów tradycyjnych i TWIPS na jednostce badań przybrzeżnych RV Bill Conway, na płyciźnie Southampton Water. Głębokości na niej wynoszą od 10 do 20 metrów. „TWIPS przewyższył tam wszystkie sonary nawet w wykrywaniu dużych wraków” – stwierdził współautor badań, dr Justin Dix z School of Ocean and Earth Science (SOES) na University of Southampton.
Przyszłe zastosowania TWIPS są bardzo różne – od ochrony portów przed atakami terrorystycznymi spod wody, poprzez wykrywanie ujść gazów z osadów podmorskich, przemysł wydobywczy po rybołówstwo przybrzeżne. Leighton proponuje też połączenie czujników radarowych oraz TWIPS i stworzenie w ten sposób TWIPR czyli radaru z pulsacyjnego z bliźniaczą inwersją; idealnego – jak twierdzi – przyrządu do ochrony lotnisk i samolotów komunikacyjnych przed terroryzmem.
Technologie bazujące na tym samym odkryciu prawdopodobnie trafią też do systemów obrazowania medycznego, znacznie zwiększając czułość ultrasonografów, poprzez użycie dwóch sygnałów z inwersją do zwiększenia kontrastu w badanym obiekcie. TWIPS może też zostać połączone z urządzeniami rezonansu magnetycznego MRI i stworzyć nowy instrument wykrywania guzów o dużej skuteczności.
Zaloguj się Logowanie