대규모 마이크 룰렛 돌리기 사용을 위해 해양 생물을들을 수 있습니다
ECE 교수 Purnima Ratilal-Makris는 해양 생태계를 실시간으로 듣고지도시키기 위해 대규모 수중 마이크 룰렛 돌리기을 개발하고 있습니다.
북동부 실험실이 학계에서 가장 큰 수중 마이크 룰렛 돌리기 중 하나를 개발하여 연구 커뮤니티가 해양 생태계를 듣는 능력을 강화하는 방법
2021 년 9 월 초,연구원이 장치를 낮추 었습니다로드 아일랜드 해안에서 처음으로 물로 들어갑니다. 크리스마스 조명처럼 보이지만 10 마일 길이의 전선, 전자 및 마이크입니다.
들었습니다“Whoops”와“Woos”에서 노래하는 고래는 지퍼처럼 윙윙 거리며 문처럼 삐걱 거리고 거품을 불고 있습니다. 돌고래는 휘파람을 불렀다.
빛은 위와 같이 거의 수중으로 이동하지 않습니다. 반면에 소리는 공기보다 물에서 더 먼 거리를 이동할 수 있습니다.네이버 룰렛푸르니마 라틸랄-마크리스, 북동부의 전기 및 컴퓨터 공학 교수이자 룰렛 돌리기 개발 실험실 디렉터. 연구원들은이 현상을 이용하고 있습니다.
160- 하이드로 폰 어레이는 부분적으로 견인 케이블 윈치에 굴러 나오는 2021 년 9 월 매사추세츠 베이에 배치 된 견인 윈치에 굴러갔습니다. 신용 : Matthew Schinault, Purnima Ratilal
어레이는 Northeastern 's에서 개발 한 수중 마이크의 유형 인 160 개의 하이드로폰으로 구성됩니다해양 음향 및 생태계 감지 실험실. 학계에서 가장 길고 가장 비용 효율적인 대역 감지 어레이 중 하나입니다.
바다 사운드 사용 과학
2019 년 여행에서 북동부 팀하이드로폰 룰렛 돌리기의 프로토 타입을 가져 왔습니다짝짓기 시즌 동안 해안 대구 물고기를 들으려면 노르웨이의 서해안으로. 며칠에 걸쳐, 그들은 수천 개의 대구 척과 노크를 듣고 물고기의 분포를 매핑 할 수있었습니다.
그러한 넓은 영역에서 해양 종을 실시간으로들을 수있는 능력은 이러한 장치가 개별 생물 자체뿐만 아니라 전체 생태계를 모니터링하는 데 이상적입니다. 수소는 과학자들이 서로 관련하여 여러 종을 매핑하고 습관을 연구하며 낚시와 같은 인간 활동의 영향을 이해할 수있게합니다.
“우리는 모든 것을 듣습니다. 학부생 이후 프로젝트를 수행 한 박사 과정 학생 인 Matthew Schinault는 말합니다.
운영중인 하이드로 폰 어레이의 대부분은 해군 및 국방 계약자가 소유하고 있으며 주로 선박을 찾는 데 사용됩니다. Schinault는 대학 수준에서 도구를 개발하면 연구원들이 동기없이 전체 그림을 제공 할 수 있다고 말합니다.
소수 폰이 듣는 방법
2018 년 10 월 낚시 보트 데크의 25 피트 프로토 타입 하이드로폰 어레이. 크레딧 : Matthew Schinault, Purnima Ratilal
거대한 룰렛 돌리기에는 겸손한 시작이있었습니다. 그만큼프로젝트의 첫 원정허리케인 시즌 중반에 2018 년 10 월에 끔찍한 추운 10 월 아침에 시작했습니다. Schinault는 그의 Fisher Amaintances를 타기 룰렛 돌리기 불렀습니다.
프로토 타입을 사용하면 단일 하이드로폰과 달리 연속으로 함께 묶인 수중 지역을 사용하는 데있어 주요 이점을 보여 주려고 시도했습니다..
"센서가 하나만 있으면 모든 방향에서 사운드가 나오고 사운드가 어디에서 왔는지 알 수 없습니다."라고 Ratilal은 말합니다. "그래서 우리는 또한 두 개의 귀를 가지고있어서 입체 투영이 지시를 알아 내기 룰렛 돌리기 허용합니다."
또한“Beamforming”이라는 기술을 사용하여 연구원들은 Hydrophone 어레이로 신호 대 잡음비를 크게 증가시킬 수 있습니다. 소리의 방향을 식별 한 후에는 그 방향으로 사운드를 향상시키고 다른 곳에서 오는 소음을 억제합니다.
단일 하이드로폰 (상단)과 하이드로폰 어레이 (하단)의 사운드 신호. 첫 번째 수직 축은 피치를 나타내고 수평 축은 시간을 나타냅니다.
북동부 팀이 처음으로 프로토 타입을 매사추세츠 베이로 떨어 뜨린 후, 그들은 컴퓨터 주위에 흔들리는 보트 내부의 나무 책상으로 붐 ed습니다. 그런 다음 룰렛 돌리기은 피치가 아래쪽으로 스윕되는 낮고 부드러운 사운드를 들었습니다. 혹등 고래.
“컴퓨터 화면에서보기 시작합니다. 나는 황홀했다. .. 나는 오랫동안 그들의 발성을 듣고 있었기 때문에 우리 가이 연결을 한 것처럼 느꼈다”고 Schinault.
어레이를 사용하면 1 마일 이상 공기를 룰렛 돌리기 표면에 가까운 고래를 추적 할 수있었습니다. 하루 종일, 그들은 다른 고래와 고래 관찰 용기의 먼 윙윙 거리는 소리를 들었습니다.
이러한 모든 사운드 처리 기술을 함께 녹여 사운드를 만드는 것과 간단한 작업이없는 곳에 대한 실시간 맵을 만듭니다. Northeastern Lab에서 박사 학위를 취득한 MIT Postdoc 인 Hamed Mohebbi-Kalkhoran 은이 기술을 담당하는 소프트웨어에서 일하고 있습니다.
지하실이 시작이었습니다
Ratilal의 팀은 침실보다 더 크지 않은 지하실 실험실 공간에서 160 개의 하이드로 폰 룰렛 돌리기 (축구장보다 두 배)을 개발했습니다. 이 팀은 가능하면 50 ~ 150 피트 섹션 (50 ~ 150 피트)으로 작업하지만 전체 룰렛 돌리기에 업그레이드 또는 테스트가 필요할 때 Northeastern의 Boston Urban Campus의 모든 모퉁이를 활용합니다..
프로젝트 초반, 팀은 르네상스 주차장의 바닥을 따라 룰렛 돌리기을 으르렁 거리며 전자 장치를 보호 고무 같은 튜브로 밀어 넣었습니다. 그들의 펌프와 5 갤런의 식물성 기름 버킷으로, 그들은 튜브에 오일을 채우고 강렬한 해수 압력 하에서 장치가 파괴되는 것을 방지합니다.
바다에 배치하기 전에 룰렛 돌리기을 테스트하기 위해 연구원들은 Cabot Center Pool으로 향하고 큰 스피커와 함께 던졌습니다. 그리고 전염병의 초기 단계에서, Schinault는 심지어 그의 집에서 전자식 워크 벤치로 섹션을 가져 왔습니다.
Schinault는 다른 PhD 학생 인 Max Radermacher와 전자 제품을 사용합니다. 그들은 장치를 개별적으로 작업 할 수있는 구획으로 섹션하는 설계를 개발했으며, 모든 구성 요소는 고압을 견딜 수 있도록 설계되어야하지만 가능한 많은 상업적으로 이용 가능한 전자 제품을 사용합니다.
팀만큼 재미있는 재미와 통행인들의 노력만큼 호기심이 많았습니다.이 팀은 많은 룰렛 돌리기의 더 큰 조립 작업을 북동부의 벌링턴 캠퍼스로 옮길 계획이며,이 공구는 연구 커뮤니티에 더 접근 할 수있는 모듈 식 룰렛 돌리기을 생산하기를 희망합니다.
“미래에 대한 비전은 컴팩트 한 시스템을 갖추고있어 많은 사람들이 이것을 사용하여 얻을 수 있다고 생각합니다.”라고 Schinault는 말합니다. "저는 수중 탐험의 완전히 새로운 시대를 룰렛 돌리기 1 층에있는 것 같습니다."
by Noah Haggerty,북동부 연구