A. 聲吶的生物「聲納」
聲吶並非人類的專利,不少動物都有它們自己的「聲吶」。蝙蝠就用喉頭發射每秒10-20次的超聲脈沖而用耳朵接收其回波,藉助這種「主動聲吶」它可以探查到很細小的昆蟲及0.1mm粗細的金屬絲障礙物。而飛蛾等昆蟲也具有「被動聲吶」,能清晰地聽到40m以外的蝙蝠超聲,因而往往得以逃避攻擊。然而有的蝙蝠能使用超出昆蟲偵聽范圍的高頻超聲或低頻超聲,從而使捕捉昆蟲的命中率仍然很高。看來,動物也和人類一樣進行著「聲吶戰」!海豚和鯨等海洋哺乳動物則擁有「水下聲吶」,它們能產生一種十分確定的訊號探尋食物和相互通迅。
多種鯨類都用聲來探測和通信,它們使用的頻率比海豚的低得多,作用距離也遠得多。漏神咐其他海洋哺乳動物,如海豹、海獅等也都會發射出聲吶信號,進行探測。
海豚聲吶的靈敏度很高,能發現幾米以外直徑0.2mm的金屬絲和直徑lmm的尼龍繩,能區別開只相差200卜s時間的兩個信號,能發現幾百米外的魚群,能遮住眼睛在插滿竹竿的水池子中靈活迅速地穿行而不會碰到竹竿;海豚聲吶的「目標識別」能力很強,不但能識別不同的魚類,區分開黃銅、鋁、電木、塑料等不同的物質材料,還能區分開自己發聲的回波和人們錄下它的聲音而重放的聲波;海豚聲吶的抗干擾能力也是驚人的,如果有雜訊干擾,它會提高叫聲的強度蓋過雜訊,以使自己的判斷不受影響;而且,海豚聲吶還具有感情表達能力,已經證實海豚是一種有「返純語言」的動物,它們的「交談」正是通過其聲吶系統。尤其是僅存於世的四種淡水豚中最珍貴的一種-我國長江中下游的白鰭豚,它的聲吶系統「分工」明確,有為定位用的,有為通訊用的,有為報警用的,並有通過調頻來調制位相的特殊功能。
終身在極度黑暗的大洋深處生活的動物是不得不採用聲吶等各種手段來搜尋獵物和防避攻擊的,它們的聲吶的性能是人類現代技術所遠不能及的。解開這些動物聲吶的謎,一直是現代聲吶技術的重要研究課題。而我們人類發明的「聲吶」就是通過鯨和海豚的瞎睜原理發明的。
B. 聲納是受到了什麼動物的啟示
1、蝙蝠,海豚和聲納
聲納發出低頻聲波脈沖,可以通過發射機通過水和空氣。當遇到障礙物時,聲白脈沖會被反射回接收裝置。根據聲音脈沖的速度和回聲的時間,可以測量障礙物之間的距離。正是由於蝙蝠和海豚的回聲定位,人類發明了聲納。
2、潛艇與「鯨背效應」
現代核潛艇能夠在水下停留很長一段時間,但是在冰下發射導彈需要破冰漂浮,這就帶來了一個問題。
每20到60分鍾,鯨魚將浮出水面呼吸(稱為「噴氣機」),潛艇專家從這個靈感,因此提出在命令潛艇的頂部平台殼牌和上層建築,加強材料強度,在模仿的外觀的鯨魚,如期實現「鯨魚效應」當打破僵局。
3、響尾蛇和熱成像攝像機
響尾蛇可以利用它天生的紅外線感應來尋找附近的獵物,而熱成像攝像機就利用了這一原理。
4、蝶式和衛星溫度控制系統
當暴露在強烈的陽光下,在太空中運行的地球衛星的溫度可高達200℃;在陰影區域,衛星的溫度降至-200℃,因此衛星上各種復雜的儀器很容易被烘烤或冷凍。後來,科學家從蝴蝶身上獲得靈感,解決了這個問題。
原來蝴蝶的身體表面長著一層小鱗片,這些鱗片起著調節體溫的作用。每當陽光直射時,當溫度上升時,鱗片自動打開,以減少陽光的輻射角度,從而減少熱量的吸收;而當外界溫度下降時,鱗片自帶源棗動閉合,貼近體表,使陽光直接照射到鱗片上,從而將體溫控制在正常范圍內。裂頌
科學家為人造衛星設計了一種看起來像蝴蝶鱗片的溫度控制系統。
5、蜘蛛網和盔甲
生物學家研究過蜘蛛絲,發現它的強度是同樣大小的鋼絲的五倍。
受此啟發,英國劍橋PA科技有限公司嘗試生產像蜘蛛網這樣的高強度纖維,可以編織或製成復合材蠢拆料,用作防彈衣、防彈車、坦克、裝甲車等的結構材料。穿上這種盔甲,不僅減輕了重量,還提高了性能,而且經久耐用。
C. 海豚聲吶原理
海豚擁有「水下聲吶」,使用頻率在200-350千赫以上的超聲波的喊叫聲進行「迴音定位」,產生一種十分確定的訊號探尋食物和相互通迅。
人類運用這種原理發明了「聲吶」。聲吶是英文縮寫「SONAR」的音譯,其中文全稱為:聲音導航與測芹哪距,是一種利用聲波在水下的傳播特性,通過電聲轉換和信息處理,完成水下探測和通訊任務的電子設備。它有主動式和被動式嫌族碼兩種類型,屬於聲學定位的范疇。聲吶是利用水中聲波對水下目標進行探測、定位和通信的電子設備,是水聲學中應用最廣泛穗裂、最重要的一種裝置。