仿生学-之-回声定位

仿生学之回声定位小组成员：张辰裕蒋继浩许佳俊什么是回声定位？回声定位：

某些动物能通过口腔或鼻腔把从喉部产生的超声波发射出去，利用折回的声音来定向，这种空间定向的方法，称为回声定位。自然界中回声定位的应用自然界中回声定位的应用

人类至多能听到频率为20千赫的声音，而有的蝙蝠能发出和听到100千赫的声音。当遇到食物或障碍物时，脉冲波会反射回来，蝙蝠用两耳接受物体的反射波，并据此确定该物体的位置，并可从两耳分别接受到回波间的差别，来辨别物体的远近、形状及性质；物体的大小则由回波中的波长区别出来。大部分蝙蝠能用舌头颤动发音，有些则发出尖的鸣叫声，还有一些能由鼻孔透出声音。它们都有助于蝙蝠确定回波的方向，来决定自己要前进，还是转弯。

并不是所有的蝙蝠都由嘴发出超声波，有些是用鼻孔，有的两者兼有。超声波以出点为延长线，形成一个圆锥体，当它遇到环境中的物体后就会以声波的形式返回。蝙蝠通过像天线般的耳朵来接收回声，内耳与大脑将回声频率转成信号。通过信号的接收和处理，蝙蝠不仅可以探测到运动物体的距离、方向和运动速率，还可以判断其大小、形状和结构，从而建立周围环境的“声音图像”，在完全黑暗的环境中飞行和捕捉猎物。自然界中回声定位的应用自然界中回声定位的应用

意大利科学家斯帕拉捷以及他著名的“斯帕拉捷的蝙蝠实验”自然界中回声定位的应用

1793年夏季的一个夜晚，意大利科学家斯帕拉捷走出家门，放飞了关在笼子里做实验用的几只蝙蝠。只见蝙蝠们抖动着带有薄膜的肢翼，轻盈地飞向夜空，并发出自由自在的“吱吱”叫声..斯帕拉捷见状，感到百思不得其解，因为在放飞蝙蝠之前，他已用小针刺瞎了蝙蝠的双眼，瞎了眼的蝙蝠怎么能如此敏捷地飞翔呢？

在进行这项实验之前，斯帕拉捷一直认为：蝙蝠之所以能在夜空中自由自在地飞翔，能在非常黑暗的条件下灵巧地躲过各种障碍物去捕捉飞虫，一定是由于长了一双非常敏锐的眼睛。他之所以要刺瞎蝙蝠的双眼，正是想证明这一点。事实却完全出乎他的意料之外。

自然界中回声定位的应用

意外的情况更激发了他的好奇心。“不用眼睛，那蝙蝠又是依靠什么来辨别障碍物，捕捉食物的呢？”于是，他又把蝙蝠的鼻子堵住，放了出去，结果，蝙蝠还是照样飞得轻松自如。“奥秘会不会在翅膀上呢？”斯帕拉捷这次在蝙蝠的翅膀上涂了一层油漆。然而，这也丝毫没有影响到它们的飞行。最后，当他用布袋把蝙蝠的头部套起来或堵住蝙蝠的一只耳朵时，它们就失去了方向感。原来，蝙蝠探路依靠的不是眼睛，而是嘴和耳朵。因此，斯帕拉捷提出了在当时看似荒谬的结论：蝙蝠能用耳朵“看东西”。自然界中回声定位的应用

直到1938年，其中的奥秘才由美国哈佛大学的格里菲恩揭开，他提出了“回声定位”的概念，从而解决了斯帕拉捷的“蝙蝠问题”。他利用“声纳探测器”对蝙蝠的飞行进行监控，发现蝙蝠能快速有力地收缩咽喉肌，从而产生超声波，即蝙蝠在飞行中产生频率在2万赫兹以上超出人类听觉范围之外的超声波脉冲，这就是我们所说的蝙蝠的“回声定位声波”。

自然的创举能否为我们所用呢？回声定位的应用回声定位在日常生活中的应用回声定位在军事上的应用回声定位在医学上的应用

回声定位的应用

英国科学家制造了称为“蝙蝠手杖”的装置，这个手杖每秒钟能发射6万个人耳听不到的超声波脉冲，帮助使用者探测他们前方、周围甚至上方至少3米以外的障碍物。任何物体反射回来的声波都能被这个装置接收并转换成人手能感知的轻微振动，通过安装在拐杖塑料手柄上的4个小衬垫传递给使用者，障碍物越近，振动的频率越快，从而帮助存在视力缺陷的人士避开台阶或低洼的地面。回声定位的应用英国科学家制造了称为“蝙蝠手杖”的装置上的声波导航仪回声定位的应用现代的无线电定位器—雷达

雷达早于发现蝙蝠的回声定位发明出来，人们发现两者原理相像,所以习惯上称其原理来自蝙蝠的回声定位。随着蝙蝠回声定位系统的深入研究和应用，科学家通过模仿蝙蝠按照目标情况随时调整脉冲参数和调整方向的探测方法，提高了雷达的灵敏度和抗干扰能力。

回声定位的应用B超基本原理：超声在人体内传播，由于人体各种组织有声学的特性差异，超声波在两种不同组织界面处产生反射、折射、散射、绕射、衰减以及声源与接收器相对运动产