Thiết bị mới nhất đầy hiệu quả để chinh phục đại dương

Bảo Trân
14/02/2021 07:40
D

Trong tương lai, sonar PASS có thể sử dụng tần số âm thanh thấp hơn và hoạt động từ thiết bị bay với độ cao lớn hơn nhiều. Các nhà nghiên cứu hiện đang thực hiện các thử nghiệm trong các môi trường lớn hơn, với mục đích có thể chứng minh PASS trong môi trường nước mở.

Hiện nay vẫn tồn tại một vấn đề nhỏ - sóng điện từ từ PASS vẫn cần phải vượt qua rào cản không khí-nước để được UAV thu nhận. Hiện tại, các sóng điện từ do PASS phát ra vẫn mất khoảng 90% năng lượng, nhưng vẫn hoàn toàn có thể cải tiến.

Các nhà nghiên cứu có thể giải quyết vấn đề này một cách hiệu quả nếu họ tìm ra cách gắn một cảm biến nhỏ hơn có thể cảm nhận được sóng âm thanh đến dưới nước.

Khi đã sẵn sàng để sản xuất hàng loạt trên quy mô rộng, PASS có thể thay đổi thế giới, các dự án lập bản đồ đại dương quy mô lớn có thể được thực hiện, có thể phát hiện ra các quần thể sinh vật mới và có khả năng tìm ra các loài sinh vật mới.

PASS cũng có thể được sử dụng cho quân sự, nơi nó có thể phát hiện các mối đe dọa dưới nước hoặc tàu ngầm từ trên không. Với tiềm năng của PASS, sự thay đổi trong cuộc chiến chống ngầm có thể diễn ra khá nhanh chóng.

Không chỉ vậy, Fitzpatrick còn hình dung hệ thống này sẽ được sử dụng để tìm kiếm máy bay hay tàu bị mất hoặc tàu bị chìm. PASS là một ý tưởng tuyệt vời có thể thay đổi nhận thức của chúng ta về đại dương và thay đổi thế giới trong nhiều năm tới.

Hình ảnh mô tả nguyên lý drone dùng sonar PASS để phát hiện các vật thể dưới nước. Nguồn: forbes.com

PASS sử dụng các cảm biến khác nhau được gọi là đầu dò siêu âm vi cơ điện dung (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers - CMUT). Về thực chất, đây là những tụ điện được gia công siêu nhỏ bao gồm hai bản mỏng song song, gần nhau.

Bất kỳ sự rung động nào của các tấm, chẳng hạn như rung động gây ra bởi sóng âm, đều có thể dễ dàng phát hiện dựa trên sự thay đổi các đặc tính về điện của tụ điện.

Fitzpatrick cho biết, CMUT của họ hiệu quả hơn rất nhiều cho vai trò này so với bộ biến đổi áp điện. “Vì CMUT là thiết bị cơ học chuyển đổi sóng âm thành tín hiệu điện thông qua sự rung động của một tấm rất mỏng khi sóng âm tác động vào tấm màng, nên chúng có hệ số chuyển tiếp rất cao - có nghĩa là chúng có khả năng chuyển đổi phần lớn năng lượng của âm sang năng lượng điện.

CMUT là một phát minh của Stanford, được khám phá bởi giáo sư Butrus Khuri-Yakub, vào giữa những năm 1990. Chúng đã phát triển nhanh chóng và ngày càng được các công ty như Hitachi và Phillips sử dụng phổ biến trong siêu âm y tế.

Một ưu điểm của công nghệ là chi phí thấp; có thể có các mảng CMUT lớn và có độ nhạy cao, tương đương với radar mảng quét pha điện tử chủ động (Active Electronically Scanned Array – AESA) trên các máy bay hiện đại.

Nhóm nghiên cứu đã xem xét các phương pháp khác cảm nhận âm thanh từ không khí, bao gồm cả phương pháp đo rung bằng tia laser để phát hiện các rung động âm thanh trên bề mặt nước.

Tuy nhiên giải pháp này kém hiệu quả hơn, và đặc biệt là gặp khó khăn khi lọc tín hiệu từ tiếng ồn xung quanh. Bởi vì các CMUT được điều chỉnh để cộng hưởng ở tần số chính xác của xung âm thanh từ xung laser, chúng nhận tín hiệu rõ ràng và loại bỏ tiếng ồn lạ, không liên quan một cách hiệu quả.

PASS nguyên mẫu được tối ưu hóa để lập bản đồ đáy biển có độ phân giải cao, tạo ra một bản đồ ba chiều chi tiết. Hiện tại, các cuộc khảo sát như vậy được thực hiện bằng tàu thủy hoặc tàu ngầm không người lái, một quá trình chậm và tốn nhiều công sức. Khảo sát từ không trung có thể bao phủ các khu vực rộng lớn hơn nhanh chóng hơn nhiều.

Ý tưởng tuyệt vời dù còn nhiều việc phải làm

Cuộc trình diễn đầu tiên của PASS được thực hiện ở quy mô khiêm tốn, với mục tiêu nằm trong một thùng chứa cỡ một chiếc tàu cá được quét bởi một sonar chỉ cách mặt nước vài cm.

Nhưng các nhà phát triển không thấy có vấn đề gì đặc biệt khi tăng kích thước của nó ít nhất là bằng kích thước của một chiếc máy bay không người lái bay cao hàng chục mét trên mặt nước và quan sát các vật thể ở độ sâu hàng trăm mét. Sonar PASS sẽ là một thiết bị giá rẻ chỉ nặng vài kg, có thể trang bị cho một đội máy bay không người lái lướt trên biển.

Phương pháp mới khảo sát đáy biển kết hợp cả ánh sáng và âm thanh. Nguồn: medium.com

Nguyên lý hoạt động của PASS

Nhà nghiên cứu Aidan Fitzpatrick của Stanford nói: “Ý tưởng của chúng tôi về công nghệ được đề xuất là ghi lại hình ảnh liên tục khi phương tiện hàng không bay trên mặt nước, “tương tự như phương thức hoạt động của hệ thống radar khẩu độ tổng hợp hoặc hệ thống sonar khẩu độ tổng hợp trong nước hiện có”.

Để có được thành công này, PASS tích hợp hai công nghệ tiên tiến: kết hợp cả ánh sáng và âm thanh - cụ thể, sử dụng âm thanh tạo ra bằng tia laze và cảm biến âm thanh đời mới để có được những hình ảnh chất lượng cao về đáy đại dương.

Hiệu ứng quang âm được Alexander Graham Bell phát hiện lần đầu tiên vào cuối những năm 1800, quan sát thấy khi ánh sáng bị một vật hấp thụ và gây ra hiện tượng giãn nở nhiệt.

Kết quả là, vật thể phát ra sóng âm thanh, và sóng âm này có thể được ghi nhận bằng cảm biến siêu âm. Tại trường Đại học Stanford, Fitzpatrick và các cộng sự của ông đã sử dụng hiệu ứng quang âm trên nước.

Khi PASS bắn một tia laser với tần số nhất định lên mặt biển, trên bề mặt đại dương xảy ra hiện tượng giãn nở nhiệt nhanh chóng, làm phát ra sóng âm từ bề mặt nước.

Ở dưới nước, các sóng âm thanh này hoạt động tương tự như sóng sonar, tác động và phản xạ từ các vật thể, đáy biển, và gửi tín hiệu đến các phương tiện bay không người lái (Unmanned Aerial Vehicle hay Uncrewed Aerial Vehicle - AUV).

PASS sử dụng bộ phát hiện âm thanh có độ nhạy cực kỳ cao để đối phó với việc mất âm thanh khi truyền từ nước vào không khí. Dữ liệu sóng này do các UAV thu được sẽ được xử lý để tạo thành hình ảnh mà con người có thể nhận biết được. Hầu hết các cảm biến âm thanh hiện tại hoạt động dựa trên nguyên lý áp điện, dựa trên gốm sứ, tạo ra điện thế khi âm thanh tác động vào chúng.

Việc lập bản đồ hiện nay dựa trên công nghệ sonar, chậm và tốn nhiều công sức. Nguồn: schmidtocean.org

Theo Tạp chí Điện tử

Bình luận

Tối thiểu 10 chữ Tiếng việt có dấu Không chứa liên kết

Gửi bình luận

Tin cùng chuyên mục

Sau khi "chết hụt", con người sẽ thông minh hơn?

Sau khi "chết hụt", con người sẽ thông minh hơn?

Cánh cửa khoa học nào tiếp nối quá khứ và tương lai?

Cánh cửa khoa học nào tiếp nối quá khứ và tương lai?

Độ sâu của Đại dương là bao nhiêu?

Độ sâu của Đại dương là bao nhiêu?

Thở để mở khóa điện thoại

Thở để mở khóa điện thoại

Phát hiện kinh ngạc về số lượng kiến trên Trái Đất

Phát hiện kinh ngạc về số lượng kiến trên Trái Đất

Người Ai Cập cổ phát minh ra robot cách đây 4.000 năm

Người Ai Cập cổ phát minh ra robot cách đây 4.000 năm

Phát hiện bong bóng khí nóng quay quanh hố đen ở trung tâm Dải Ngân hà

Phát hiện bong bóng khí nóng quay quanh hố đen ở trung tâm Dải Ngân hà

Giải mã sức mạnh có thể 'đánh gục' hệ thống Internet toàn cầu trong tích tắc

Giải mã sức mạnh có thể 'đánh gục' hệ thống Internet toàn cầu trong tích tắc

Sinh viên làm sữa thực vật từ bã đậu nành và hạt lựu

Sinh viên làm sữa thực vật từ bã đậu nành và hạt lựu

Các nhà khoa học thử nghiệm thực tiễn lá nhân tạo

Các nhà khoa học thử nghiệm thực tiễn lá nhân tạo

Phát hiện một trong những quần thể đá lớn nhất Châu Âu

Phát hiện một trong những quần thể đá lớn nhất Châu Âu

Giải đáp bí ẩn về cách thức các đại dương xuất hiện trên Trái đất

Giải đáp bí ẩn về cách thức các đại dương xuất hiện trên Trái đất

Tin mới cập nhật

Những STT, lời chúc hay và ý nghĩa cho Xuân Quý Mão 2023

Những STT, lời chúc hay và ý nghĩa cho Xuân Quý Mão 2023

Công nghệ thân thiện với môi trường giúp cuộc sống phát triển bền vững

Công nghệ thân thiện với môi trường giúp cuộc sống phát triển bền vững

Nâng tỉ lệ bồi thường bảo hiểm bắt buộc cho xe máy để tăng cường an sinh

Nâng tỉ lệ bồi thường bảo hiểm bắt buộc cho xe máy để tăng cường an sinh

Phương pháp mới phát hiện tự kỷ ra sao?

Phương pháp mới phát hiện tự kỷ ra sao?

Dự báo công nghệ năm 2023 của Keysight - Kiến giải từ hãng đo lường và kiểm thử hàng đầu thị trường (phần 2)

Dự báo công nghệ năm 2023 của Keysight - Kiến giải từ hãng đo lường và kiểm thử hàng đầu thị trường (phần 2)

ZaloPay đã chính thức hiện diện trên ứng dụng Grab

ZaloPay đã chính thức hiện diện trên ứng dụng Grab

"Tết trao yêu thương - Nhẹ vốn đậm lời”

"Tết trao yêu thương - Nhẹ vốn đậm lời”

Ảo hoá trải nghiệm - Cuộc đua mới của ngành công nghiệp ô tô toàn cầu

Ảo hoá trải nghiệm - Cuộc đua mới của ngành công nghiệp ô tô toàn cầu

Tấn công mạng trong năm 2022 có mức độ nghiêm trọng chưa từng có

Tấn công mạng trong năm 2022 có mức độ nghiêm trọng chưa từng có

Chợ 4.0 - Chuyển đổi số từ những nhân tố đời thường nhất ở Cần Thơ

Chợ 4.0 - Chuyển đổi số từ những nhân tố đời thường nhất ở Cần Thơ

Quy chuẩn trụ sạc xe điện - Cơ sở cho thị trường xe điện phát triển

Quy chuẩn trụ sạc xe điện - Cơ sở cho thị trường xe điện phát triển

Thúc đẩy hình thành ngành Hoạnh định tài chính cá nhân Việt Nam

Thúc đẩy hình thành ngành Hoạnh định tài chính cá nhân Việt Nam

Tin đọc nhiều

Các nhà vật lý đo tuổi thọ của neutron với độ chính xác chưa từng có

Các nhà vật lý đo tuổi thọ của neutron với độ chính xác chưa từng có

Trung Quốc điều chế tinh bột từ carbon dioxide (CO2)

Trung Quốc điều chế tinh bột từ carbon dioxide (CO2)

Âm nhạc của Mozart có tác động tích cực lên não của người mắc bệnh động kinh

Âm nhạc của Mozart có tác động tích cực lên não của người mắc bệnh động kinh

Tiểu hành tinh chứa đầy kim loại quý trị giá hơn 10 nghìn triệu tỉ USD

Tiểu hành tinh chứa đầy kim loại quý trị giá hơn 10 nghìn triệu tỉ USD

NASA phát hiện Trái đất đang giữ lượng nhiệt lớn chưa từng có: "Đó thực sự là một tin xấu"

NASA phát hiện Trái đất đang giữ lượng nhiệt lớn chưa từng có: "Đó thực sự là một tin xấu"

Loài bướm đêm khổng lồ này nặng tới mức không thể tự bay, con cái chỉ nằm chờ con đực tìm thấy mình

Loài bướm đêm khổng lồ này nặng tới mức không thể tự bay, con cái chỉ nằm chờ con đực tìm thấy mình

Phân cá có thể sẽ trở thành nguồn năng lượng mới cho robot hoạt động dưới nước

Phân cá có thể sẽ trở thành nguồn năng lượng mới cho robot hoạt động dưới nước

Nhà khoa học giúp võng mạc của người mù hoạt động trở lại được thưởng 1 triệu euro

Nhà khoa học giúp võng mạc của người mù hoạt động trở lại được thưởng 1 triệu euro

Những phát minh 'để đời' của người Thụy Sĩ

Những phát minh 'để đời' của người Thụy Sĩ

Người ngoài hành tinh từng viếng thăm Trái Đất cách đây hàng ngàn năm?

Người ngoài hành tinh từng viếng thăm Trái Đất cách đây hàng ngàn năm?

Video xem nhiều

Đại học Miami tạo ra cảm biến chất lượng không khí phát hiện Covid-19

Đại học Miami tạo ra cảm biến chất lượng không khí phát hiện Covid-19

Ford F-150 Lightning 2022 ra mắt: Bán tải chạy điện giá khởi điểm chưa đến 40 nghìn USD

Ford F-150 Lightning 2022 ra mắt: Bán tải chạy điện giá khởi điểm chưa đến 40 nghìn USD

Thông điệp lan tỏa mùa dịch COVID-19

Thông điệp lan tỏa mùa dịch COVID-19

Clip: Khuyến cáo đối với người lao động, người làm việc, người bán hàng tại khu dịch vụ trong dịch Covid-19

Clip: Khuyến cáo đối với người lao động, người làm việc, người bán hàng tại khu dịch vụ trong dịch Covid-19

Cỗ xe lai phản lực tăng tốc từ 0 - 1010 km/h trong 50 giây tham vọng phá kỷ lục thế giới

Cỗ xe lai phản lực tăng tốc từ 0 - 1010 km/h trong 50 giây tham vọng phá kỷ lục thế giới

“Rắn tiên tri” dự đoán đội tuyển Việt Nam thắng Thái Lan

“Rắn tiên tri” dự đoán đội tuyển Việt Nam thắng Thái Lan

Pretzel - Bánh quy cây: Biểu tượng văn hoá châu Âu với nhiều tranh cãi về nguồn gốc

Pretzel - Bánh quy cây: Biểu tượng văn hoá châu Âu với nhiều tranh cãi về nguồn gốc

Làm thế nào để nâng cao tương tác giữa loa và phòng nghe hiệu quả

Làm thế nào để nâng cao tương tác giữa loa và phòng nghe hiệu quả

Trực tiếp: Apple ra mắt Iphone 11 tại Cupertino, California, Mỹ

Trực tiếp: Apple ra mắt Iphone 11 tại Cupertino, California, Mỹ

Chiếc điều hòa cá nhân này của Sony là tất cả những gì bạn cần để sống sót qua mùa hè nóng nực

Chiếc điều hòa cá nhân này của Sony là tất cả những gì bạn cần để sống sót qua mùa hè nóng nực

Những gì bạn muốn biết về 5G

Những gì bạn muốn biết về 5G

5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?

5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?

Bàn về tầm nhìn và các trụ cột của công nghệ thông tin di động 6G
04/03/2022
Chip xử lý A15 Bionic của Apple có gì mới
15/09/2021
Sex Education mùa 3 được Netflix công chiếu vào 17/9
14/09/2021
iPhone 13 không thay đổi nhiều về ngoại hình, camera được nâng cấp mạnh
13/09/2021
Cách xem trực tiếp sự kiện ra mắt iPhone 13 và Apple Watch 7
10/09/2021
VNEID của Bộ Công an khác các ứng dụng đang được vận hành?
10/09/2021
'Cái tôi' thời 4.0 và tính hai mặt của mạng xã hội
04/09/2021
'Muôn màu' cảm xúc của trẻ trong ngày khai giảng online
24/08/2021
Chủ tịch Chu Ngọc Anh giải toả 'ách tắc' về Giấy đi đường cho người dân Thủ đô
10/08/2021
Hàng loạt Macbook M1 tự dưng vỡ màn hình, Apple có đồng ý bảo hành?
02/08/2021
6 bộ phim hay nhất để xem trên VieON
29/01/2021
Bắc Ninh: Không ký kết triển khai dự án Owifi 5G với CSE Singapore
27/06/2020
Bị World Bank cấm dự thầu 7 năm, công ty Sao Bắc Đẩu thừa nhận sai sót
27/06/2020
Wefinex - Mô hình hoạt động đa cấp "đội lốt" đầu tài chính trên mạng internet
10/06/2020
Khai trừ MISA khỏi Câu lạc bộ Chữ ký số và Giao dịch điện tử Việt Nam
27/05/2020
Chuyển đổi số - Nên hiểu như thế nào cho đúng
25/05/2020
Chống thất thu thuế là thách thức lớn đối với nền kinh tế số
29/04/2020
Cách chuyển tập tin sang máy tính mới
10/11/2019
VNPT, MobiFone, VTC sẽ hoàn thành cổ phần hóa trước năm 2021
20/08/2019
5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?
26/07/2019
Nhận diện hành vi lừa đảo trên không gian mạng
25/07/2019
Truyền hình OTT - Hướng đi mới của các “nhà Đài”
24/07/2019