第66章 海洋声波传讯

以张冲之现在的学习能力,大学本科的知识几乎都掌握,象数学、计算机技术和编程、机械制造、材料学、化学、生物学等都完成了研究生专业的知识,知识基本融汇贯通、但是实验能力急待提高。
实验是科学研究必不可少的一种手段,只有通过实验验证的理论才会被认可。爱因斯坦的广义相对论,从1917年提出引力波,一直存在争议。
直到2015年9月,由激光干涉引力波天文台(LIGO)利用探测器探测到来自于两个黑洞合并的引力波信号,才正式发现了引力波。
张冲之将机械工程学院关于海洋探测仪器的资料基本学完,已能跟牟九级教授主持的海洋声波传讯项目的进度。
海洋调查需要装备,特别是深海,由于深海高压等特点,几乎所有的浅海监测仪都不能直接用于深海观测。
需要采用特殊材料、构建新型微型化电极或光学元件、采用光电一体化、研制耐高压、耐海水腐蚀、低耗能的观测仪器，发展适用于深海环境监测的传感器或仪器。
这些装备一般包括水文气象设备、海洋化学与生物采样设备、导航定位设备、海洋地质采样设备、地形地貌地球物理调查设备,浮标、潜标、机器人,有人或无人潜器等。
所有这些装备都要解决一个水中传讯的问题。
电磁波在陆地、空中、海面大发神威,可一入水中就威力不再,因为海水导电,电磁波在水中只能传输几米远,在平均水深4000米的大洋中就失去作用。
现在深海中有效通讯都是利用声波在水中的传播进行的,称为高速水声通讯技术,声波在永中的传播建度是1530米/秒。
使用声波作为水声通信的载体,设备简单,只需要使用水声换能器将电、声信号进行转换即可实现。
现在以声波为载体的水声通信是实现水下无线通信的主要形式,发展水声通信技术无论在军事方面还是在民用方面都有着重要意义。
但是水声通信有着多方面的限制,象带宽资源有限、海洋噪声干扰严重,多径效应复杂时变、空间选择性衰落严重、多普勒效应严重、受起伏效应影响等,要解决这些问题需要先进的模型、精密的探测接收仪器以及算法等。
各种理论知识都已具备,张冲之将这些日子从教授和黄勇那里借的资料给带了回去,进入牟教授工作室,见黄勇学长也在。
“牟教授、黄师兄好,我的竞赛初赛已结束,以后要多向你们学习了!”张冲之认真地说。
牟教授听了很高兴说:“张冲之你来了,感觉这红桥杯和高数赛成绩怎么样?”
张冲之说:“红桥杯是省一等奖，进入国赛,高数赛通过与刘教授讨论,三门分数都在95分左右,估计进决赛没有问题,成绩再过两天就知道了。”
黄勇听了惊讶地说:“师弟,流逼啊!这两项都是开了我们学校的先河啊!”
张冲之谦虚地说:“黄师兄过讲了,都是教授指导有方。我今天将材料都带过来了,请你们自己放好,另外牟教授你看我能干什么,您老尽管吩咐!”说完将借得资料从背包内拿了出来。
牟教授有点羡慕地说:“老刘、老杜收了个好弟子!我们一会儿有个水声通信实验,你先看看。”
十多分钟后,张冲之跟着牟教授来到一个大房子内,里面大部分被一个长30米、宽10米,深4米的大水池占去,池内全是海水,共有1200立方米,水池两端各有一些仪器,十几名学生和工作人员站在仪器旁,等候分咐。
牟教授问黄勇:“都准备好了?”
黄勇:“教授全都准备好了,我也检查了一遍,可以进行实验了!”
牟教授看了下眼前站着的工作人员大声说：“我们今天主要是验证数据和收集数据。现在各就各位,按照确定好的程序一项项来。好，所有仪器接通电源!开始!”
人员回到各自工作位置,四台电脑都亮起屏幕,显示出不同的曲线或字符串。
将电脑内的电信号转换为声波信号，从信号发射机发出,迅速被信号接收机接收,再将声波信号转换为电信号,输入声波调试平台,最后再传入电脑中形成信息,这个信息传输过程就算完成。
张冲之看到今天传输的是几张简单的黑白图片、一张是一根铁棍,一张是一个圆盘子，一张是一个哑铃。
每张图片都用了一段时间才完成信息传输,与电子传输相比,只能说是一个在天,一个在地,不可同日而语。
再看接收还原后的图像,铁棍变成了木棍,失去了金属的光泽,白瓷圆盘只是形状出来了，也无瓷质光泽,哑铃那一个个棱很模糊,象是黑炭做的。
张冲之看着一个个电脑屏幕显示的信息,与自己脑中的知识联系对照。
书读百遍其义自现,可你读一千遍游泳书,当你掉进水里也是沉底的命。
实践是学习和掌握知识的必备手段,任何知识只有用到实践中,才会不断理解和提高，并产生智慧的火花。
一午的时间,实验才做完,张冲之通过观察、咨询将实验原理、机械原理、实验目的和方向都掌握清楚。
实验结束后,张冲之帮助工作人员和师兄师姐将实验仪器捞出水面,张冲之的力量和眼力得到众人的赞赏,他逐渐融入这个集体之中。
张冲之又近距离将发射机、接收机等研究了一番,发射机和接收机都有一个抛物线面的喇叭用于声波发射和接收。
牟教授问:“张冲之,感觉怎样?”
张冲之感叹说:“教授，今天收获很大,古人说书得来终觉浅,绝知此事要躬身,诚不欺我!
今天这一午,比我十天内学到的知识都多,许多知识象材料学、电磁学、机械制造、算法、编程有种联系在一起的感觉,让我稍微产生了一点想法。
牟教授,今天及以前的实验数据还有其他的实验数据可以给我份吗?你如觉得牵扯秘密的我不要!”
牟教授想了一下,把黄勇叫了过来说:“你张师弟需要一些实验资料,只要不是机密的都给他。以后不论什么实验你都通知他一下,张冲之有时间都可参加!”
黄勇和张冲之都点头同意说好。
下午张冲之就拿着个移动硬盘,跟着黄勇到处拷贝资料,象声波频率、带宽、海洋噪声干扰、多径效应复杂时变数据、空间选择性衰落函数、多普勒效应、海水起伏效应、海水随压强变化、水的布朗运动、声波发射机曲线、声波接收机曲面影响，材料影响、电流影响，海洋背景分布等等,只要能搜到的资料统统一网打尽,足足存了一个2T的硬盘。
接着张冲之开始了学习,每天抽出四个小时学习这些知识,各种实验也参加,由于他知识面广,与许多专业都能交流,看问题到位,人们大多愿意与他交流。
理论知识与实验相互结合,让张冲之的科技树慢慢成型起来,一个个果实也在树枝渐渐闪现。
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