Ухо косатки подсказало устройство подводного микрофона

Созданный в Стэнфордском университете подводный микрофон улавливает любые звуки, от слабого шороха до мощного взрыва. На его разработку ученых вдохновили результаты изучения уха косатки.

Острый слух под водой необходим для составления карт океанского дна, мониторинга миграции китов и других обитателей глубин, ремонта морских буровых платформ и т.п. Подводное прослушивание океана - более сложная техническая задача, чем регистрация звуков на открытом воздухе: каждые 10 метров глубины добавляют еще одну атмосферу давления. В Марианском желобе, например, давление более чем тысячекратно превышает атмосферное.

Поскольку принцип действия микрофона основан на регистрации изменения давления окружающей среды, мощное наружное давление воды на чувствительную мембрану не позволяло создать прибор с нужными характеристиками.

Исследователи из Стэнфордского университета искали подходы к решению этой проблемы и решили изучить органы слуха косатки. "У косаток были миллионы лет, чтобы оптимизировать свой эхолот, – сказал университетский исследователь в области электротехники Онур Кылыч (Onur Kilic). – Они чувствуют звуки в огромном диапазоне частот, и мы хотели добиться того же".

Первое, что поняли исследователи – микрофон должен быть негерметичным, чтобы вода проникала внутрь и уравнивала давление на мембрану с обеих сторон. "Если вы не можете победить тысячу атмосфер, впустите их внутрь", – выразил суть этого принципа Кылыч.

Затем группа, в которую входили инженеры и физик, принялась за разработку самого датчика, отталкиваясь от знаний об ухе косатки. Обитатели глубин могут быть очень тихими, настолько, что, по словам Онура Кылыча, "мембрана реагировала бы на них смещением на одну стотысячную нанометра". Для измерения этих колебаний ученые использовали лазер и оптоволокно.

Всего в приборе работают три мембраны: одна для слушания легкого шелеста, вторая для звуков средней громкости и третья для регистрации взрывов и прочего грохота. Вместе они охватывают диапазон в 160 децибел.

Разработка представлена на суд научной общественности в Журнале акустического общества Америки (Journal of the Acoustic Society of America). Если созданный на его основе гидрофон окажется настолько крошечным, как рассчитывают в Стэнфорде, он может быть полезен многим ученым, не только ихтиологам.

Читайте на CNews
Что станет российским мегапроектом: реактор ПИК, сверхмощный лазер или суперколлайдер?
«Босс-Кадровик» стал бесплатным
Школа-студии МХАТ автоматизировала учет с помощью БИТ на базе «1С:Предприятия 8»