麻省理工学院工程师打造无需电池的无线水下相机

根据科学家的估计，超过95%的地球海洋从未被观察过，这意味着我们看到我们星球的海洋比我们看到月球的远方或火星的表面还要少。阻碍广泛的海底探索的一个巨大的挑战是为水下摄像机长时间供电的高成本。现在这样做需要把它拴在一艘研究船上，或者经常派船去给它的电池充电。

麻省理工学院的工程师们已经迈出了克服这一问题的重要一步，开发了一种超高效的无电池无线水下摄像机。事实上，它比其他海底相机的能效高约10万倍。即使在黑暗的水下环境中，该设备也能拍摄彩色照片，并通过水无线传输图像数据。

使得这种自主相机特别独特的是，它是由声音驱动的。它将声波在水中传播的机械能转换为电能，为其成像和通信设备提供动力。在捕获和编码图像数据后，该相机还使用声波将数据传输到一个可以重建图像的接收器。

由于它不需要电源，该相机可以在收回之前连续运行数周，这将使科学家能够在海洋的偏远地区寻找新物种。它还可以用来捕捉海洋污染的图像，或监测水产养殖场中饲养的鱼的健康和生长情况。

由压电材料制成的传感器被放置在相机的外部，用来获取能量。压电材料在受到机械力的作用时产生电信号。当穿过水的声波碰到传感器时，它们就会振动，机械能被转化为电能。这些声波可能来自任何来源，如经过的船只或海洋生物。照相机储存收获的能量，直到它积累到足以为拍摄照片和通信数据的电子装置供电。

为了保持尽可能低的功耗，工程师们使用了现成的超低功率成像传感器。然而，这些传感器只能捕获灰度图像。而且，由于大多数水下环境缺乏光源，他们也需要开发一个低功率的闪光灯。他们使用红色、绿色和蓝色LED同时解决了这两个问题。当相机捕捉到一个图像时，它照亮一个红色LED，然后使用图像传感器来拍摄照片。它用绿色和蓝色LED重复同样的过程。