迈向一种电鲨驱避装置：盐水中的电场衰减

《IEEE Sensors Letters》：Toward an Electric Shark Deterrent: Electric Field Attenuation in Saline Water

准静态电场作为鲨鱼驱赶装置的研究显示，在模拟海洋环境中，便携式绝缘设备产生的脉冲电场可有效降低鲨鱼受食行为。实验采用5000V、8.5kHz脉冲电场，通过不同盐度（0.059-1.042 S/m）测试发现电导率对效果影响较小。数据符合log-log功率定律（斜率-1.85），但低于理论值（斜率-3.0），推测因水槽侧向反射导致。该装置具备实际应用潜力，且电信号可动态调节避免鲨鱼适应性进化。

　　

摘要：

在全球范围内，人们对于在海洋活动中使用非致命方法驱赶鲨鱼表现出极大的兴趣。鉴于鲨鱼拥有用于探测猎物的电感觉系统，研究人员探索了准静态电场作为一种潜在的可穿戴驱鲨装置。在容积为900 × 400 × 400毫米的水箱中进行了系列控制实验，使用了脉冲电场（PEF）发生器（电压5000伏特，频率8.5千赫兹，脉冲宽度10微秒），并设置了三种不同盐度条件下的电导率：0.059、0.149和1.042西门子/米。电场产生的电弧距离约为1毫米，检测装置由一个锗二极管与130千欧姆电阻串联组成，用于连接数字电压表。所有设备均采用电池供电，以尽量减少电缆感应的影响。发射器和接收器被封装在防水塑料袋中，并浸入40毫米深的水中。实验数据符合对数-对数功率定律（斜率=-1.85，r2=0.96）。实际测量得到的电压功率律值低于基于地球物理电阻率方法的理论预测值（斜率=-3.0），这可能是由于水箱内部的反射效应所致。水导电率对实验结果的影响较小，表明这些发现具有普遍性，适用于各种盐度条件。由于该设备体积小、便于携带且具有良好绝缘性能，因此可以推算出其在开阔水域中的电场强度，从而用于潜在的鲨鱼驱赶应用。与永久磁铁不同，电信号可以很容易地被调整，以降低鲨鱼的适应能力。

引言

包括鲨鱼在内的海洋大型动物在维持海洋生态系统的健康与平衡方面发挥着至关重要的作用。然而，近年来人类被鲨鱼攻击的事件有所增加，这引发了公众的担忧，特别是对于参与海洋休闲和体育活动的人来说[1]、[2]。为此，人们提出了多种策略来降低与鲨鱼遭遇的风险。这些策略包括致命措施（如捕杀鲨鱼），以及非致命方法（如设置物理屏障和开展鲨鱼监测项目）[2]。尽管这些方法可能降低了被攻击的风险，但它们往往会导致意想不到的后果，比如对鲨鱼种群的伤害以及海洋生态系统的破坏。