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聲納技術仿照的生物是什麼

發布時間:2023-08-19 21:14:38

A. 聲吶是人類從哪些生物身上獲得啟示

1、從蝙蝠和夜蛾發現了超聲波的作用,從而發明了雷達。
2、根據海豚探尋食物的原理,發明了聲吶。
聲吶就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、最重要的一種裝置。它是SONAR一詞的「義音兩顧」的譯稱(舊譯為聲納),SONAR是Sound Navigationand Ranging(聲音導航測距)的縮寫。

聲吶技術至今已有100年歷史,它是1906年由英國海軍的劉易斯·尼克森所發明。他發明的第一部聲吶儀是一種被動式的聆聽裝置,主要用來偵測冰山。這種技術,到第一次世界大戰時被應用到戰場上,用來偵測潛藏在水底的潛水艇。

目前,聲吶是各國海軍進行水下監視使用的主要技術,用於對水下目標進行探測、分類、定位和跟蹤;進行水下通信和導航,保障艦艇、反潛飛機和反潛直升機的戰術機動和水中武器的使用。此外,聲吶技術還廣泛用於魚雷制導、水雷引信,以及魚群探測、海洋石油勘探、船舶導航、水下作業、水文測量和海底地質地貌的勘測等。

和許多科學技術的發展一樣,社會的需要和科技的進步促進了聲吶技術的發展。

工作的原理
聲波是觀察和測量的重要手段。有趣的是,英文「sound」一詞作為名詞是「聲」的意思,作為動詞就有「探測」的意思,可見聲與探測關系之緊密。

在水中進行觀察和測量,具有得天獨厚條件的只有聲波。這是由於其他探測手段的作用距離都很短,光在水中的穿透能力很有限,即使在最清澈的海水中,人們也只能看到十幾米到幾十米內的物體;電磁波在水中也衰減太快,而且波長越短,損失越大,即使用大功率的低頻電磁波,也只能傳播幾十米。然而,聲波在水中傳播的衰減就小得多,在深海聲道中爆炸一個幾公斤的炸彈,在兩萬公里外還可以收到信號,低頻的聲波還可以穿透海底幾千米的地層,並且得到地層中的信息。在水中進行測量和觀察,至今還沒有發現比聲波更有效的手段。

結構與分類
聲吶裝置一般由基陣、電子機櫃和輔助設備三部分組成。基陣由水聲換能器以一定幾何圖形排列組合而成,其外形通常為球形、柱形、平板形或線列行,有接收基陣、發射機陣或收發合一基陣之分。電子機櫃一般有發射、接收、顯示和控制等分系統。輔助設備包括電源設備、連接電纜、水下接線箱和增音機、與聲吶基陣的傳動控制相配套的升降、回轉、俯仰、收放、拖曳、吊放、投放等裝置,以及聲吶導流罩等。

換能器是聲吶中的重要器件,它是聲能與其它形式的能如機械能、電能、磁能等相互轉換的裝置。它有兩個用途:一是在水下發射聲波,稱為「發射換能器」,相當於空氣中的揚聲器;二是在水下接收聲波,稱為「接收換能器」,相當於空氣中的傳聲器(俗稱「麥克風」或「話筒」)。換能器在實際使用時往往同時用於發射和接收聲波,專門用於接收的換能器又稱為「水聽器」。換能器的工作原理是利用某些材料在電場或磁場的作用下發生伸縮的壓電效應或磁致伸縮效應。

聲吶的分類可按其工作方式,按裝備對象,按戰術用途、按基陣攜帶方式和技術特點等分類方法分成為各種不同的聲吶。例如按工作方式可分為主動聲吶和被動聲吶;按裝備對象可分為水面艦艇聲吶、潛艇聲吶、航空聲吶、攜帶型聲吶和海岸聲吶等。

主動聲吶:主動聲吶技術是指聲吶主動發射聲波「照射」目標,而後接收水中目標反射的回波以測定目標的參數。大多數採用脈沖體制,也有採用連續波體制的。它由簡單的回聲探測儀器演變而來,它主動地發射超聲波,然後收測回波進行計算,適用於探測冰山、暗礁、沉船、海深、魚群、水雷和關閉了發動機的隱蔽的潛艇;

被動聲吶:被動聲吶技術是指聲吶被動接收艦船等水中目標產生的輻射雜訊和水聲設備發射的信號,以測定目標的方位。它由簡單的水聽器演變而來,它收聽目標發出的雜訊,判斷出目標的位置和某些特性,特別適用於不能發聲暴露自己而又要探測敵艦活動的潛艇。

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. 人們用自然生物發明的高科技簡單一些

雷達-利用蝙蝠的回聲定位
響尾蛇導彈-利用蛇的熱窩感應
聲吶-利用哺乳類鯨科動物的超聲波回聲定位
冷光技術-螢火蟲
飛機-蜻蜓
其實這些都稱為仿生,就是模仿生物的特點進而創造發明。

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