英國(guó)思克萊德大學(xué)(University of Strathclyde)的研究人員從蝙蝠的世界中得到了靈感,,開(kāi)發(fā)出一種超音波感測(cè)器,,可在飛機(jī)引擎,、石油與天然氣管線以及核電廠等結(jié)構(gòu)中偵測(cè)到危險(xiǎn)的裂縫,。
這種裝置就像壓電換能器一樣,,可辨識(shí)具有不同超音波頻率的結(jié)構(gòu)缺陷,,而且克服了具有剛性結(jié)構(gòu)的類(lèi)似裝置限制,。
思克萊德大學(xué)開(kāi)發(fā)的換能器具有更靈活的結(jié)構(gòu),,它根據(jù)一種在數(shù)學(xué)中稱(chēng)為“碎形幾何”(fractal)的自然現(xiàn)象,。這些不規(guī)則的形狀不斷重復(fù)出現(xiàn),形成像雪花,、蕨類(lèi)植物和花椰菜般的物體,,使其結(jié)構(gòu)變得比實(shí)際上更復(fù)雜。相同的概念也發(fā)生在蝙蝠,、海豚,、蟑螂和飛蛾等動(dòng)物昆蟲(chóng)的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)。
參與這項(xiàng)研究計(jì)劃的思克萊德大學(xué)數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)系教授Tony Mulholland表示:“碎形與聲波的特點(diǎn)是在一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)具有幾何特征,。然而,,人為的換能器則具有非常規(guī)律的幾何,就像棋盤(pán)一樣,,但這限制了我們利用這項(xiàng)技術(shù)查找攸關(guān)安全的結(jié)構(gòu)裂縫與缺陷的能力,。”
“換能器仍采用這樣的方式制造有其歷史因素:它們通常是某位工程師以刀鋸切割,,并以傳統(tǒng)的制造方式生產(chǎn),。如今,隨著3D列印,、電腦制造與雷射技術(shù)崛起,,我們所設(shè)計(jì)的換能器越來(lái)越可行了?!?/p>
“我們知道如果能傳送復(fù)雜且具有多種頻率的聲波,,就能夠模擬大自然的方式。如果在核電廠或石油管線中存在缺陷,,我們就能在早期階段偵測(cè)到各種大大小小的結(jié)構(gòu)裂縫,。”
“這種裝置不僅可以提高安全性,,還節(jié)省了大量的資金,;盡早偵測(cè)到問(wèn)題,表示不用經(jīng)常進(jìn)行檢查。這是業(yè)界告訴我們需求而我們?nèi)缃裾业搅舜鸢?。?/p>
Dr Mulholland與思克萊德大學(xué)超音波工程學(xué)中心研究生Ebrahem Algehyne共同進(jìn)行這項(xiàng)研究,。