科学发明与仿生技术——水下“雷达”声纳

既然海豚利用声纳能区别两个材料相同、只是大小略异的物体,那么它能不能区别大小完全相同而材料不同的物体呢?为此,科学家用两片大小和形状完全相同的铜板和锌板供海豚辨认。结果,海豚还是可以辨别出来。铜板和锌板这两种金属的密度不同,故对海豚超声脉冲的反射率也略有差异。海豚也许是根据回声的强弱来判…

既然海豚利用声纳能区别两个材料相同、只是大小略异的物体,那么它能不能区别大小完全相同而材料不同的物体呢?为此,科学家用两片大小和形状完全相同的铜板和锌板供海豚辨认。结果,海豚还是可以辨别出来。

铜板和锌板这两种金属的密度不同,故对海豚超声脉冲的反射率也略有差异。海豚也许是根据回声的强弱来判别这两块金属板的。

科学家又进一步增大“考试”的难度。这回,他们用厚度为7.9毫米的锌板与1.6毫米的铜板供海豚识别。根据测量,这两块板对声波的反射率完全相同。令人吃惊的是,海豚利用声纳判别这两块板的正确率高达95%!科学家分析,这两板因厚度不同,反射声的相位会有所差别。由此看来,海豚不仅能辨别回声的强弱,还能知道反射声的相位!

另外的实验还证明,海豚利用声纳能辨别物体的形状,如面积相同的三角形、正方形和圆形物体。

海豚声纳不仅灵敏度高,抗干扰性也特别强。例如,向水池中发射各种频率的噪声以干扰其声纳,甚至把海豚自己发出的超声脉冲记录下来,再向水池中播放,都未能干扰海豚对目标的辨认。因为海豚会主动改变其发射超声的频率,巧妙地避开外界的干扰。

人造声纳,迄今仍是探测潜艇和其他水下目标的主要武器。由于海水对电磁波的吸收很厉害,雷达无法在水下使用。光在水下传播的距离也很有限。只有声波在水中能传播得很远很远。

人造声纳的灵敏度如何?据报道,人造声纳能发现60千米外的敌潜艇。而海豚利用它的声纳只能发现90米内的鱼群。但人造声纳的抗干扰特性远不如海豚。在国际上,潜艇与船只相撞事件时有发生,其原因之一是声纳的精确性还不够高。看来,声纳的设计师还应吸取海豚声纳的优点,来改进人造声纳。

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