声纳测量声波从物体反弹并返回接收器所花费的时间，是可视化水下地形或检查海洋结构的最佳方法。但是，声纳系统必须部署在船舶或浮标上，这会使它们变慢并限制了它们可以覆盖的区域。

但是，斯坦福大学的工程师已经开发出一种将光和声音结合在一起的新混合技术中国机械网okmao.com。他们建议飞机可以使用激光/声纳组合技术扫掠海面，以获取水下物体的高分辨率图像。

该验证的概念机载声纳系统，最近在杂志上提出的IEEE访问，C乌尔德更容易，更快地找到沉船的残骸，调查海洋生物栖息地，和现货敌方潜艇。

斯坦福大学电气工程学教授阿敏·阿巴比安（Amin Arbabian）说： “我们的系统可以安装在无人机，飞机或直升机上。” “它可以迅速部署……并覆盖更大的区域。”

机载雷达和激光雷达用于以高分辨率绘制地球表面的地图。两者都可以穿透云层和森林覆盖物，这使得它们在空中和地面上特别有用。

但是从空中凝视水是另一项挑战。从空气进入水中然后返回时，声波，无线电波和光波都会很快失去能量。Arbabian说，在浑浊的水中，这种衰减甚至更糟。

因此，他和他的学生将激光和声纳这两种方式结合在一起。他们的系统依赖于众所周知的光声效应，该效应将光脉冲转化为声音。

他说：“当您在物体上照射光脉冲时，它会加热并膨胀，并产生声波，因为它使空气分子在物体周围移动。”

该小组的新光声纳系统首先在水面发射激光脉冲。水吸收了大部分能量，产生了像常规声纳一样在其中传播的超声波。

这些波从物体反射回来，一些反射波从水中返回到空气中。

在这一点上，回声越过水-空气屏障，然后穿过空气，就会损失大量能量。这是团队设计的另一个关键部分。

实验设置

为了检测空气中的微弱声波，该小组使用了一种超灵敏的微机电设备，其名字叫“空气耦合电容式微机械超声换能器（CMUT）”。这些设备是带有薄板的简单电容器，当受到超声波撞击时，该薄板会振动，从而引起可检测到的电容变化。

众所周知，它们可以有效地检测空气中的声波，并且Arbabian一直在研究使用CMUT传感器进行远程超声成像。专用软件处理检测到的超声信号，以重建水下物体的高分辨率3D图像。

动画显示了使用反射的超声波重新创建的水下物体的3D图像。

研究人员通过对不同高度和直径的金属棒进行成像来测试该系统，这些金属棒放置在一个装满透明水的25厘米深的大型鱼缸中。CMUT检测器位于水面上方10厘米处。

Arbabian说，该系统应该可以在浑浊的水中运行，尽管他们尚未对此进行测试。接下来，他们计划对放置在游泳池中的物体成像，为此，他们将不得不使用更强大的激光源来产生更深的水。他们还希望改进该系统，使其与波一起使用，从而使信号失真并使检测和图像重建变得更加困难。“

这一概念证明是要显示出您可以通过空气-水界面看到的东西”，Arbabian说。“这是这个问题中最难的部分。一旦我们证明它可以工作，它就可以扩展到更大的深度和更大的物体。”