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智能型水面垃圾搜集装置的发明

[字体: ] [ 中学生科技网 | 时间:2006-05-28 08:49 ]

问题
  河流、湖泊的水面上经常会有漂浮的垃圾,现在往往采用人工驾船打捞的方式清除。但是在风景区的湖泊上采用这种方法往往会影响美观。那么有没有一种既不影响景观,又能有效清除水面垃圾的方法呢?于是我就开始着手研制智能型水面垃圾搜集装置。

途径
  在这个模型的设计过程中,我遇到了不少的麻烦,其中自动搜集器采用哪种搜索技术是一个很大的难题。

  水面漂浮垃圾有金属和非金属等不同种类,且非金属垃圾大大多于金属垃圾,所以在选择自动搜索的方式上,应侧重于搜索非金属垃圾,兼顾金属垃圾。

  经过研究,目前可能应用的搜索垃圾方式可以有以下几种:
  1)人工驾船搜索方式:人工驾船搜索方式的优点是能在最短时间内发现视野内的垃圾及其所处的位置、大致的种类等等,缺点是人在水面有潜在的危险性。

  2)超声波搜索方式:由于所有金属与非金属对超声波都会产生反射波,因此对于探测垃圾,超声波是有效的。但是,由于超声波发射呈扇形,一般夹角在30°左右,在确定垃圾的方位时误差较大(因为这样的话只能确定在一个30°的范围内有垃圾)。如果采用两个装置探测,其重合部分可以做到夹角仅10°左右,可以较精确定位垃圾,但是每个探测装置的功耗较大,而模型船无法提供大量能源,所以本装置的模型不能采用超声波探测。

  但是在本装置放大实验时,由于船体增大,浮力增加,发电设备就可以相应增加。那时采用超声波探测器则将成为一种可行的方法。

  3)微波雷达搜索方式:目前市售雷达仅有微型测速雷达,其他雷达无货供应。测速雷达的工作频在微波段,金属对微波有反射,但非金属对微波无反射;所以微波雷达在搜索非金属水面漂浮垃圾时毫无办法。因此微波雷达并不适用于我的这个模型。

  4)红外线搜索方式:由于红外线是直线传播,且金属非金属对红外线均有反射,能耗也较低,因此该搜索方式较适合本模型的需要。

  经过多方面的调查和考虑,我决定使用红外线的方式来搜索水面漂浮垃圾。

  另一方面,我在对各种搜索方式进行分析的时候,发现雷达工作方式(左右扫描方式)非常值得玩味,它能不能借鉴到红外线搜索方式中呢?经过反复试验,证明这是一个很不错的想法,应用了这种扫描方式的红外线探测器能较有效地搜索水面漂浮垃圾。

启示
  在研究过程中,我们会遇到各种各样的难题。要克服研究中的障碍,首先取决于信息筛选的能力,要学会从各种途径获取相关资料,例如图书馆、网络、有关专家等等;再者,要有怀疑的精神,不要迷信权威,要有独立思考能力和自我决策的意识;最后一点就是要学会换个角度思考问题。例如,先前遇到的微波雷达技术虽然不能被用于搜集垃圾,但其搜索方式可以借鉴,因此要学会从各种可能性中拓宽思路,培养创新精神。

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