初露头角的“潜水员”—— 水下电视

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辽阔的海洋,一望无际,水深莫测。在宽广的海底世界里,不知蕴藏着多少自然界的秘密和宝藏。神话中富丽的“水晶宫”,反映了人们对探索和征服水下世界的深切愿望。

为了探索水下的秘密,人们穿了防水耐压的潜水服,潜入水下去进行观察。但是,水的压力是惊人的。每潜入10米,在每平方厘米的面积上,就要增加一公斤的压力。一个不穿保护衣的人,在900米的深处就会被压死。目前,潜水员穿上最完善的潜水服,一般也只能下潜50米。如果遇到较急的水流,潜水员在水下待的时间也不能太长。

电视的出现,大大扩展了人的眼界。电视摄像机好比是人的眼睛,能够放到很远的地方或我们根本不能去的地方,替我们“看”东西。水下电视设备是一个很好的“潜水员”。它能够在潜水员不能下水的气候条件下,在潜水员不能停留的深水中,进行长时间的仔细观察;还能够在不影响水下生物生活条件的情况下察看它们的活动情况。探索水下秘密的人不必下水,就可以在电视接收机旁边长时间地“亲自”观看神秘的水底世界。很明显,水下电视在水下工程建筑、渔业和海洋学的研究等等方面,开辟了一条崭新的道路。

在水下工程建筑方面,水下电视设备主要是对建筑工程进行视察,侦察和选择施工地点,以及定期检查各种水下工程建筑物。例如对海港、码头、堤坝、水闸和桥墩等进行定期检查,以便及时发现它们的裂缝、穿孔和腐蚀等情况,进行补救。另外,还可以利用水下电视设备来检查船舶的外壳、螺旋桨和船舵,确定船体寄生物生长的情况,查明船壳的损坏程度等等,有助于修船的作业和航行的安全。这时,船只不必进坞,一面装卸货物,一面就可以进行详细的检查。在敷设海底电缆时,水下电视设备可以用来选择线路或帮助施工。在打涝工作中,可以用来搜索与识别沉没的船只和货物,以及查明损坏的情况。

在渔业生产方面,水下电视也极有用处。在海洋中,要摸清鱼类洄游规律和它们栖息的水层,从而准确地下网捕捞是很困难的。如果利用水下电视设备,就可以比较有把握地去探测鱼类的行动,为捕捞生产提供准确的情报。目前有些国家已经采用了这种新设备。在一个捕鱼船队里,配备一艘探测鱼群的侦察船或潜水艇,在船上装有水下电视和其它的探测设备。先利用水平及垂直鱼控机找到鱼群,再根据记录的映像位置,放下电视摄像机对鱼群的大小、栖息水层、种类、运动方向和速度等进行观察,然后把这些资料通知生产鱼船,以便准确地下网捕捞。

水下电视一出现,就受到了海洋学家的重视。无论是在浅海或深海里,都不是平静的。那里生长着各种各样的生物。就只说动物吧,现在知道的海中动物就有约三万种!它们是怎样生活的呢?这一直是海洋生物学家特别感兴趣的问题。有了水下电视以后,就可以研究水底生物在自然条件下的生活情况了。为了不惊动水下生物,还可以采用以看不见的紫外线作照明的新型水下电视设备。

富有的海龙王从来不肯泄露水晶宫中的底细,因此,人们至今还不知道它究竟有多少财产。海洋地质学家很早就下决心要弄清楚海底的秘密。水下电视的出现,给他们送来了有力的工具。这种工具可以用来观察海底的地形和地质结构,帮助他们勘探海底矿藏。

图1
图1 🔍原图 (880×1256)

利用水下电视,还能够进行流体力学的研究。例如,在实验室中观察液体的运动,研究螺旋桨的工作条件,以及由于船舰运动而产生的空泡和涡流等现象。

在军事上,水下电视可用来保护海军基地,监视海港入口以及敌方潜水艇的活动。同时还可以用来观察水下武器的试验,搜索鱼雷、水雷和失事飞机;从水下观察水面情况,测量海道和修造船舰等。

上面简单地介绍了一些应用水下电视的例子。有人会问,水下电视和普通的广播电视有什么区别呢?它们有什么特点呢?

水下电视在原理上和普通广播电视完全相同。不同的地方主要有以下几点。首先,对于广播电视,电视台内的发射机和电视接收机之间,是靠无线电波来联系的,在电视台和用户之间,不需敷设电线。但水下电视的摄像机是在水下工作的。大家知道,水对无线电波的吸收能力很强,如果仍用无线电波传送图像信号,就不能把摄像机摄到的景像传到水面上来。因此,水下电视的摄像机和接收机之间是用电缆联系的。第二,水下电视设备由于要在深水中工作,所以它在结构上必须有可靠的密封装置,并且能够承受巨大的压力。特别是入水越深,这些问题就越加重要。第三,我们知道,水能够强烈地吸收光线。随着深度的增加,光线越来越暗,所以深水世界一直被认为是黑暗的王国。因此,使用水下电视时必须同时采用水下的照明设备,把要观察的对象照亮。例如,功率为250瓦~10OO瓦的白炽灯、超高压水银灯、红外光及紫外光等都可以用作这种照明设备。最后,还要求摄像机的结构和辅助设备尽可能地简单、尺寸要小,并便于在地面上或船上进行远距离操纵,等等。

水下摄像机常装有几个可以旋转变换的镜头,根据目标距离的不同,在水面上远距离操纵使用。在摄像机中除装有摄像管以外,还装有视频放大器,以便将图像信号预先放大,以及行与帧回描的消限脉冲放大器、行扫描放大器等。为了简化水下摄像机,常把帧扫描部分装在水面上的接收机中,通过电缆把帧扫描锯齿形电流脉冲送入水下摄像机。行扫描锯齿形电流频率较高,用电缆传送时会产生很大失真,所以行扫描部分仍装在水下摄像机中。

水面上的接收装置和普通电视接收机不用的地方是多了一个控制部分。由它产生行与帧同步脉冲来控制摄像管与显像管的同步。此外,它还包括摄像管的帧扫描部分和远距离控制装置等。

目前,水下电视设备一般只能看清楚五米以内的东西,最大的可见距离也只有几十米。潜入深度最多可以达到5000米。但是我们相信,随着科学技术的飞速发展,水下电视设备将更趋完善,为探索和征服海洋作出更多的贡献。(竹间)