Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Cảm biến không pin làm nhiệm vụ thám hiểm đại dương (30/08/2019)

Để nghiên cứu các đại dương rộng lớn bao trùm hầu hết hành tinh của chúng ta, các nhà khoa học đặt mục tiêu xây dựng một mạng lưới các cảm biến kết nối dưới nước để truyền dữ liệu lên bề mặt. Nhưng làm thế nào để cung cấp năng lượng liên tục cho các cảm biến được thiết kế để lưu lại sâu dưới đại dương trong thời gian dài?

Hình ảnh minh họa.

Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã thiết kế được một hệ thống liên lạc dưới nước không dùng pin, gần như không sử dụng năng lượng để truyền dữ liệu cảm biến. Hệ thống này có thể được sử dụng để theo dõi nhiệt độ nước biển để nghiên cứu hiện tượng biến đổi khí hậu và theo dõi sinh vật biển trong thời gian dài và thậm chí là lấy mẫu nước trên các hành tinh xa xôi. 

Hệ thống khai thác hai hiện tượng chính. Một là "hiệu ứng áp điện" xảy ra khi các rung động trong một số vật liệu nhất định tạo ra điện tích. Hiện tượng còn lại là "tán xạ ngược", kỹ thuật liên lạc thường được sử dụng cho thẻ RFID, truyền dữ liệu bằng cách phản xạ tín hiệu không dây ra khỏi thẻ và quay lại đầu đọc.

Trong hệ thống của các nhà nghiên cứu, một máy phát truyền sóng âm qua nước tới cảm biến áp điện đã lưu trữ dữ liệu. Khi sóng chạm vào cảm biến, vật liệu sẽ rung và lưu trữ điện tích. Sau đó, cảm biến sử dụng năng lượng được lưu trữ để phản xạ sóng trở lại máy thu hoặc hoàn toàn không phản xạ trở lại. Luân phiên giữa phản xạ theo cách đó tương ứng với các bit trong dữ liệu được truyền: Đối với sóng phản xạ, máy thu giải mã 1; không có sóng phản xạ, máy thu giải mã 0.

Các nhà nghiên cứu đã trình diễn sử dụng Hệ thống tán xạ Piezo-Acoustic mới trong một bể bơi tại MIT để thu thập số liệu đo đạc về nhiệt độ và áp suất nước. Hệ thống có thể truyền 3 kilobyte dữ liệu mỗi giây từ đồng thời hai cảm biến với khoảng cách 10m giữa cảm biến và máy thu.

Nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ chứng minh khả năng hoạt động của hệ thống giữa những khoảng cách xa hơn và đồng thời liên lạc với nhiều cảm biến. Các nhà khoa học hy vọng sẽ thử nghiệm khả năng của hệ thống trong việc truyền âm thanh và hình ảnh độ phân giải thấp. 

Nguồn: N.P.D (NASATI)/www.vista.gov

Cập nhật: 29/8/2019