探測(cè)湍流的次聲傳感器

在一架平流層無(wú)人滑翔機(jī)上，平流層動(dòng)力學(xué)（Stratodynamics）公司對(duì)一種能遠(yuǎn)距離探測(cè)潛在危險(xiǎn)晴空紊流的傳感器進(jìn)行了測(cè)試。該公司的目標(biāo)是將NASA開(kāi)發(fā)的次聲探測(cè)技術(shù)應(yīng)用于商業(yè)航空、城市空中交通和無(wú)人機(jī)送貨領(lǐng)域。

探測(cè)系統(tǒng)基于一個(gè)低頻、低噪聲的麥克風(fēng)，可探測(cè)到晴空紊流的次聲特征。由于湍流空氣中缺少水分，很難用肉眼或雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)。次聲的頻率在0.001Hz～20Hz之間，無(wú)法被人耳聽(tīng)見(jiàn)。次聲可在大氣中傳播很長(zhǎng)的距離，原因是聲波在地球表面和平流層之間反彈時(shí)，大氣的吸收和折射率很低。

NASA蘭利研究中心的研究人員最初嘗試使用次聲來(lái)探測(cè)機(jī)場(chǎng)的飛機(jī)尾跡渦，但現(xiàn)成的麥克風(fēng)效果不佳，長(zhǎng)波頻率易被高頻聲音所掩蓋。研究人員隨后設(shè)計(jì)了專門的駐極體電容麥克風(fēng)，該麥克風(fēng)可以檢測(cè)由聲波引起的膜片振動(dòng)。次聲麥克風(fēng)有一個(gè)大半徑的低張力振動(dòng)膜，在其后方有一個(gè)大的密封氣室，使它能以高保真度檢測(cè)到低頻聲波。地面測(cè)試表明，該麥克風(fēng)陣列可以探測(cè)到480km以外的紊流并確定其位置。

平流層動(dòng)力學(xué)公司已獲得NASA的技術(shù)許可，將其用作飛行中湍流探測(cè)傳感器。為了測(cè)試該技術(shù)，系統(tǒng)已安裝在該公司的HiDRON平流層無(wú)人滑翔機(jī)上。在新墨西哥州美國(guó)太空港的飛行中，裝有麥克風(fēng)的HiDRON被氣球帶到高空，然后釋放滑翔回地球。

平流層動(dòng)力學(xué)公司業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)主管尼克·克雷恩表示，當(dāng)傳感器沿著飛行路徑移動(dòng)時(shí)，類似于一個(gè)合成陣列。通過(guò)將其與一系列算法相結(jié)合，即可得出次聲源的位置。NASA表示，初步試驗(yàn)顯示麥克風(fēng)的性能良好，團(tuán)隊(duì)能從機(jī)身上方氣流的環(huán)境噪聲中隔離出低頻聲波。

該公司還表示，本次使用NASA開(kāi)發(fā)的次聲傳感器進(jìn)行的飛行試驗(yàn)還記錄到了來(lái)自其他飛機(jī)的聲音信號(hào)，因此該系統(tǒng)有望實(shí)現(xiàn)雙重目的：既能探測(cè)到湍流危害，也能探測(cè)到其他飛機(jī)。