蘇格蘭研究機構將海豚回聲定位原理應用于管道檢測

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蘇格蘭研究機構將海豚回聲定位原理應用于管道檢測

寬吻海豚（Bottlenose Dolphins）具有發達的聲吶系統，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，海豚通過發射Click對目標物體進行探測和定位。它們向前發出聲頻和超聲頻的聲音信號，以巧妙的方式形成尖銳的發射波束，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行處理可以區分各種鋁瓶中的填充物質。

受寬吻海豚回聲定位信號原理啟發，蘇格蘭赫瑞瓦特大學海洋系統實驗室、高科技聲吶水下系統公司（High-Tech Sonar and Underwater Systems Company）、Hydrason Solutions公司以及蘇格蘭傳感成像系統創新研究中心（CENSIS）聯合開展相關研發項目，旨在研制一項新的聲吶傳感技術，依靠仿照寬吻海豚的回聲定位探測能力開發一套寬頻聲吶系統，將其應用于水下機器人檢測管道堵塞情況，該技術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特征，然后用新傳感技術重現了這些參數的頻率，使之與寬吻海豚發出的頻率幾乎一致。這項突破性研究進展意味著寬頻聲吶系統可為用戶提供更多的水下目標物體周圍環境、結構細節等信息，例如可檢測出海底管道上附著的水下物質以及管道表面的毛細裂紋。此外，通過模擬寬吻海豚回聲定位信號處理技術，該項技術將大幅度提高寬帶聲吶設備收集數據的范圍。這項技術可精確定位水下物體，識別其結構及組成成分，并且無需任何設備直接接觸目標物體。而目前現有的傳感器產品無法獲取目標物體的內部構成信息，只能提供圖像輪廓。因此，該系統研制成功后，可幫助研究人員發現管道中的堵塞情況，確定水下輔助設備是否牢固。

該系統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）和有纜水下機器人（ROVs）。

Hydrason Solutions公司在軍事和能源領域占據很大份額，該公司主席認為鑒于石油價格持續走低，該項目對油氣行業意義重大，可利用此系統檢測物體內部狀況，如檢測某一物體是否含有碳氫化合物或其他成分。通過運用寬頻聲吶系統等新的工作模式和先進技術，降本增效成果顯著。

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