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蘇格蘭研究機(jī)構(gòu)將海豚回聲定位原理應(yīng)用于管道檢測

寬吻海豚（Bottlenose Dolphins）具有發(fā)達(dá)的聲吶系統(tǒng)，它們利用回聲定位信號（Click）在水下航行和覓食。Click是一種寬頻脈沖信號，海豚通過發(fā)射Click對目標(biāo)物體進(jìn)行探測和定位。它們向前發(fā)出聲頻和超聲頻的聲音信號，以巧妙的方式形成尖銳的發(fā)射波束，還能隨通信、搜索、跟蹤和識別的不同需要而改變信號的參量，早前的研究顯示出寬吻海豚通過對信號進(jìn)行處理可以區(qū)分各種鋁瓶中的填充物質(zhì)。

受寬吻海豚回聲定位信號原理啟發(fā)，蘇格蘭赫瑞瓦特大學(xué)海洋系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、高科技聲吶水下系統(tǒng)公司（High-Tech Sonar and Underwater Systems Company）、Hydrason Solutions公司以及蘇格蘭傳感成像系統(tǒng)創(chuàng)新研究中心（CENSIS）聯(lián)合開展相關(guān)研發(fā)項(xiàng)目，旨在研制一項(xiàng)新的聲吶傳感技術(shù)，依靠仿照寬吻海豚的回聲定位探測能力開發(fā)一套寬頻聲吶系統(tǒng)，將其應(yīng)用于水下機(jī)器人檢測管道堵塞情況，該技術(shù)將有助于延長油氣管道壽命。

研究人員分析了寬吻海豚回聲定位信號的參數(shù)特征，然后用新傳感技術(shù)重現(xiàn)了這些參數(shù)的頻率，使之與寬吻海豚發(fā)出的頻率幾乎一致。這項(xiàng)突破性研究進(jìn)展意味著寬頻聲吶系統(tǒng)可為用戶提供更多的水下目標(biāo)物體周圍環(huán)境、結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)等信息，例如可檢測出海底管道上附著的水下物質(zhì)以及管道表面的毛細(xì)裂紋。此外，通過模擬寬吻海豚回聲定位信號處理技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)將大幅度提高寬帶聲吶設(shè)備收集數(shù)據(jù)的范圍。這項(xiàng)技術(shù)可精確定位水下物體，識別其結(jié)構(gòu)及組成成分，并且無需任何設(shè)備直接接觸目標(biāo)物體。而目前現(xiàn)有的傳感器產(chǎn)品無法獲取目標(biāo)物體的內(nèi)部構(gòu)成信息，只能提供圖像輪廓。因此，該系統(tǒng)研制成功后，可幫助研究人員發(fā)現(xiàn)管道中的堵塞情況，確定水下輔助設(shè)備是否牢固。

該系統(tǒng)除了為用戶提供更多的信息之外，還可部署在一系列航海工具上，包括自主式水下潛器（AUVs）和有纜水下機(jī)器人（ROVs）。

Hydrason Solutions公司在軍事和能源領(lǐng)域占據(jù)很大份額，該公司主席認(rèn)為鑒于石油價(jià)格持續(xù)走低，該項(xiàng)目對油氣行業(yè)意義重大，可利用此系統(tǒng)檢測物體內(nèi)部狀況，如檢測某一物體是否含有碳?xì)浠衔锘蚱渌煞?。通過運(yùn)用寬頻聲吶系統(tǒng)等新的工作模式和先進(jìn)技術(shù)，降本增效成果顯著。

李秋揚(yáng) 孫冰源 編譯自http://www.oilandgastechnology.net