24.06.2011

Разработан сверхчувствительный подводный микрофон

Прибор размером с горошину может действовать на любых глубинах и улавливать звуки в диапазоне 160 децибел.

Конструкторам обычных микрофонов не нужно размышлять над скоростью распространения принимаемого звука: в воздухе она постоянна. А вот под водой меняется в зависимости от давления, которое растёт с каждым метром примерно на 0,1 атмосферы. Поэтому возможности современных гидрофонов весьма ограничены, а на больших глубинах они и вовсе бесполезны.

Однако морские млекопитающие — в особенности косатки — научились общаться с помощью звуков благодаря эффективной слуховой системе. Нечто подобное попытались воспроизвести исследователи из Стэнфордского университета под руководством Онура Килика.

Чтобы решить проблему давления, учёные позволили воде проникать внутрь. Но поскольку вода не сжимается, как воздух, она глушит колебания мембраны микрофона. Чтобы зафиксировать даже самые тихие звуки, было решено подвести к мембране оптоволоконный кабель, по которому с противоположной стороны пустили лазерный луч.

Толщина мембраны составляет всего 500 нанометров, и свет лазера должен был бы проходить её насквозь. Однако крошечные отверстия на её поверхности, диаметр которых близок к длине световых волн, не позволяют этого сделать и отражают луч обратно. Даже незначительные колебания мембраны меняют интенсивность отражённого света, что фиксируется оптическим детектором и служит свидетельством принятого звука.

Одной мембраны для очень большого диапазона, охватывающего 17 октав, оказалось недостаточно, и специалисты использовали три таких элемента разной величины (самая крупная — 0,3 мм в диаметре), расстояние между которыми не превышает длины звуковой волны. Каждая мембрана имеет собственную оптическую систему.

Результаты исследования опубликованы в издании Journal of the Acoustic Society of America. Авторы надеются, что их изобретение пригодится для самых разнообразных научных изысканий, связанных с исследованием звука под водой.

Андрей Величко

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА