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生物启迪:蝙蝠辨声能力引发雷达技术突破

时间:2024-01-30 百科知识 版权反馈
【摘要】:蝙蝠为雷达供蓝图蝙蝠是能够飞行的小型兽类,经常在昏暗的夜空中飞来飞去寻找食物,捕捉昆虫。视力很差的蝙蝠可以避开直径为0.5毫米的细丝,可以分辨用0.1毫米粗的细丝织成的网,这主要是因为蝙蝠有一套“回声定位”本领。然而,大自然又是奇异的,尽管蝙蝠具有高超的辨声能力,但是有些昆虫,如夜蛾仍然能逃脱它的追捕。后来,人们仔细研究了夜蛾逃避蝙蝠追捕的机理,又制成了反雷达装置。

生物启迪:蝙蝠辨声能力引发雷达技术突破

蝙蝠雷达供蓝图

蝙蝠是能够飞行的小型兽类,经常在昏暗的夜空中飞来飞去寻找食物,捕捉昆虫。蝙蝠的眼睛视力很差,要在昏暗的夜空看清飞舞的昆虫是不可能的。那么,它是怎样发现和捕食昆虫的呢?1794年意大利一位科学家在一系列试验中发现,蝙蝠的视力、嗅觉、发肤触觉都对捕食昆虫没有影响,唯独封闭了它的耳朵,使它失去听觉后,蝙蝠立刻丧失了辨别方向的能力,再也不能正常捕食昆虫了。

后来,又有人对蝙蝠的喉头做了解剖,发现它的喉头很大,里面有两个宽而短的声带。喉头能发出频率为20~100千周/秒的声波,超过了人的耳朵能接收到的声波范围(人耳接收频率的范围为20~20000周/秒),所以叫超声波。蝙蝠发出的超声波遇到了前方物体就反射回来,耳朵接受反射回来的信息,就能判断前方物体的方向位置。蝙蝠耳朵实际上是一个灵敏的声纳系统探测仪。依靠它,蝙蝠能够敏捷而准确地捕食昆虫和避开各种障碍

人们对蝙蝠的定位能力进行了各种试验。当他们把一群蚊蝇放入蝙蝠生活的空间内时,蝙蝠能超乎寻常地去快速捕捉这些空中的昆虫,一秒钟内便能捕到数只。有人把蝙蝠放到一个黑暗的实验室里,室内用拉紧的铁丝制成网格,让蝙蝠在里面飞行,供实验的蝙蝠两个翅膀张开时可达40厘米,而铁丝间隔只有14厘米。蝙蝠仍能用自己的回声定位器发现障碍物,在一刹那间,收起翅膀,顺利通过铁丝网格。这足以说明蝙蝠对反射回来的信号接受能力是多么强,反应又是多么快。视力很差的蝙蝠可以避开直径为0.5毫米的细丝,可以分辨用0.1毫米粗的细丝织成的网,这主要是因为蝙蝠有一套“回声定位”本领。

原来,蝙蝠在飞行时,不断从喉咙中发出超声波脉冲,声波碰到障碍物后,会被反射,再用耳朵接收回来的回声,就可以判断前边的物体的大小和方面。(www.xing528.com)

蝙蝠不但能区别外来的不同超声波信号,就是同类之间的超声信号,彼此间也能加以区别。据估计,如果有上亿只蝙蝠生活在一起,它们所发出的信号也不互相干扰。

在第一次世界大战期间,人们根据蝙蝠发出的超声波探测目标的“回波原理”发明了雷达,及时探测出敌机的方位和距离,以便发出警报和进行阻击。不过雷达不是发射声波而是用无线电波。雷达发射设备通过天线向空中发射电磁波,碰到目标后,电磁波被反射回来,雷达接收设备接收到返回的电磁波,经过加工处理后,就知道探测到目标了。蝙蝠的超声定位原理,如今已被广泛应用。除雷达外还制成了各种形式的超声波定位仪。如红外遥感探测仪和供盲人用的探路仪、双耳助听器等。这些仪器都是利用超声波定位(即能完成发射超声波定位和回收并转换成容易辨别的声音信号),帮助盲人恢复部分“视觉”,以发现和判断前方障碍物的位置。

然而,大自然又是奇异的,尽管蝙蝠具有高超的辨声能力,但是有些昆虫,如夜蛾仍然能逃脱它的追捕。原来,夜蛾依靠胸腹间一种奇妙“耳朵”——鼓膜器,能在30米外“听”到蝙蝠发出的超声波,并且迅速作出判断而从容逃之夭夭。后来,人们仔细研究了夜蛾逃避蝙蝠追捕的机理,又制成了反雷达装置。

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