深海像一塊黑布,連光都滲不進去,但單方向水聲換能器的超聲波波束,卻像一支鋒利的“聲音箭頭”,精準地劃破黑暗——這是我在實驗室見過最神奇的“定向術(shù)”。
它的原理其實很“倔強”:換能器里的壓電陶瓷片振動時,通過陣列設(shè)計(比如多片陶瓷排列成圓陣),把聲波“擠”進一個窄角里(比如-3dB波束寬度只有8°)。就像手電筒的聚光鏡,把散射的光變成一束強光,超聲波的能量也被集中在主波束里,90%以上的能量都朝著目標方向跑,旁邊的“旁瓣”(雜波)弱得幾乎可以忽略。
這種“定向發(fā)射”的本事,讓深海探測變得精準無比:聲吶用它找沉船,能準確鎖定3000米外的鐵殼;魚群探測儀用它掃海,不會把礁石誤判成魚群;甚至水下管道檢查,它能沿著管道方向“射”出波束,像醫(yī)生的聽診器,精準聽出管道的裂紋。
在寂靜的深海里,單方向換能器的超聲波波束,是人類給深海裝的“精準耳朵”——它不說廢話,只朝目標“喊”,讓那些藏在黑暗里的秘密,一個個“答”出聲來。