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科學發明與仿生技術——水下“雷達”聲納(6)

既然海豚利用聲納能區別兩個材料相同、只是大小略異的物體,那麼它能不能區別大小完全相同而材料不同的物體呢?為此,科學家用兩片大小和形狀完全相同的銅板和鋅板供海豚辨認。結果,海豚還是可以辨別出來。

銅板和鋅板這兩種金屬的密度不同,故對海豚超聲脈衝的反射率也略有差異。海豚也許是根據回聲的強弱來判別這兩塊金屬板的。

科學家又進一步增大“考試”的難度。這回,他們用厚度為7.9毫米的鋅板與1.6毫米的銅板供海豚識別。根據測量,這兩塊板對聲波的反射率完全相同。令人吃驚的是,海豚利用聲納判別這兩塊板的正確率高達95%!科學家分析,這兩板因厚度不同,反射聲的相位會有所差別。由此看來,海豚不僅能辨別回聲的強弱,還能知道反射聲的相位!

另外的實驗還證明,海豚利用聲納能辨別物體的形狀,如面積相同的三角形、正方形和圓形物體。

海豚聲納不僅靈敏度高,抗干擾性也特別強。例如,向水池中發射各種頻率的噪聲以干擾其聲納,甚至把海豚自己發出的超聲脈衝記錄下來,再向水池中播放,都未能干擾海豚對目標的辨認。因為海豚會主動改變其發射超聲的頻率,巧妙地避開外界的干擾。

人造聲納,迄今仍是探測潛艇和其他水下目標的主要武器。由於海水對電磁波的吸收很厲害,雷達無法在水下使用。光在水下傳播的距離也很有限。只有聲波在水中能傳播得很遠很遠。

人造聲納的靈敏度如何?據報道,人造聲納能發現60千米外的敵潛艇。而海豚利用它的聲納只能發現90米內的魚群。但人造聲納的抗干擾特性遠不如海豚。在國際上,潛艇與船隻相撞事件時有發生,其原因之一是聲納的精確性還不夠高。看來,聲納的設計師還應吸取海豚聲納的優點,來改進人造聲納。

分類: 體育
時間: 2022-02-11

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