⑴ 声呐是人类从哪些生物身上获得启示
1、从蝙蝠和夜蛾发现了超声波的作用,从而发明了雷达。
2、根据海豚探寻食物的原理,发明了声呐。
声呐就是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备,是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。它是SONAR一词的“义音两顾”的译称(旧译为声纳),SONAR是Sound Navigationand Ranging(声音导航测距)的缩写。
声呐技术至今已有100年历史,它是1906年由英国海军的刘易斯·尼克森所发明。他发明的第一部声呐仪是一种被动式的聆听装置,主要用来侦测冰山。这种技术,到第一次世界大战时被应用到战场上,用来侦测潜藏在水底的潜水艇。
目前,声呐是各国海军进行水下监视使用的主要技术,用于对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪;进行水下通信和导航,保障舰艇、反潜飞机和反潜直升机的战术机动和水中武器的使用。此外,声呐技术还广泛用于鱼雷制导、水雷引信,以及鱼群探测、海洋石油勘探、船舶导航、水下作业、水文测量和海底地质地貌的勘测等。
和许多科学技术的发展一样,社会的需要和科技的进步促进了声呐技术的发展。
工作的原理
声波是观察和测量的重要手段。有趣的是,英文“sound”一词作为名词是“声”的意思,作为动词就有“探测”的意思,可见声与探测关系之紧密。
在水中进行观察和测量,具有得天独厚条件的只有声波。这是由于其他探测手段的作用距离都很短,光在水中的穿透能力很有限,即使在最清澈的海水中,人们也只能看到十几米到几十米内的物体;电磁波在水中也衰减太快,而且波长越短,损失越大,即使用大功率的低频电磁波,也只能传播几十米。然而,声波在水中传播的衰减就小得多,在深海声道中爆炸一个几公斤的炸弹,在两万公里外还可以收到信号,低频的声波还可以穿透海底几千米的地层,并且得到地层中的信息。在水中进行测量和观察,至今还没有发现比声波更有效的手段。
结构与分类
声呐装置一般由基阵、电子机柜和辅助设备三部分组成。基阵由水声换能器以一定几何图形排列组合而成,其外形通常为球形、柱形、平板形或线列行,有接收基阵、发射机阵或收发合一基阵之分。电子机柜一般有发射、接收、显示和控制等分系统。辅助设备包括电源设备、连接电缆、水下接线箱和增音机、与声呐基阵的传动控制相配套的升降、回转、俯仰、收放、拖曳、吊放、投放等装置,以及声呐导流罩等。
换能器是声呐中的重要器件,它是声能与其它形式的能如机械能、电能、磁能等相互转换的装置。它有两个用途:一是在水下发射声波,称为“发射换能器”,相当于空气中的扬声器;二是在水下接收声波,称为“接收换能器”,相当于空气中的传声器(俗称“麦克风”或“话筒”)。换能器在实际使用时往往同时用于发射和接收声波,专门用于接收的换能器又称为“水听器”。换能器的工作原理是利用某些材料在电场或磁场的作用下发生伸缩的压电效应或磁致伸缩效应。
声呐的分类可按其工作方式,按装备对象,按战术用途、按基阵携带方式和技术特点等分类方法分成为各种不同的声呐。例如按工作方式可分为主动声呐和被动声呐;按装备对象可分为水面舰艇声呐、潜艇声呐、航空声呐、便携式声呐和海岸声呐等。
主动声呐:主动声呐技术是指声呐主动发射声波“照射”目标,而后接收水中目标反射的回波以测定目标的参数。大多数采用脉冲体制,也有采用连续波体制的。它由简单的回声探测仪器演变而来,它主动地发射超声波,然后收测回波进行计算,适用于探测冰山、暗礁、沉船、海深、鱼群、水雷和关闭了发动机的隐蔽的潜艇;
被动声呐:被动声呐技术是指声呐被动接收舰船等水中目标产生的辐射噪声和水声设备发射的信号,以测定目标的方位。它由简单的水听器演变而来,它收听目标发出的噪声,判断出目标的位置和某些特性,特别适用于不能发声暴露自己而又要探测敌舰活动的潜艇。
⑵ 人类非常善于研究动物的一些特殊工能,请举出两个人类在声学方面通过模仿动物
比如声呐,,就是模仿海豚
比如雷达,,就是模仿蝙蝠
还有水母的顺风耳,仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,能提前15小时对风暴作出预报,对航海和渔业的安全都有重要意义
⑶ 使用声呐最频繁的是哪种动物
使用波在传播过程中的反射现象来探测物体的方位与距离的方式叫做“回声定位”,一些动物本身就具有“回声定位”能力,它们通过发射声波,利用从物体上反射回来的回波来进行空间定向,本身是动物捕捉猎物与回避物体的方式,蝙蝠与鲸类是使用声纳系统最多的两种动物。
生活于水中的鲸类拥有杰出的回声定位能力,鲸类多栖息于食物丰富、能见度较低的水体中,这便限制了它们靠着视觉觅食的能力。由于眼睛逐渐地退化为小眼,虽然具有感光能力,但是其分辨能力却大大减退,并同时进化出了凭借回声定位觅食、探测目标的本领。
鲸类的发声并非在声带的振动下引起,而是由鼻道部发出的。由于鲸类单个鼻孔位于头颅,紧靠着喷水孔的坟还有前庭囊、鼻额囊和前额囊三对气囊,鼻道内受到了挤压的空气在经过了气囊的喷出后,会产生声音,但是有些学者却持相反意见,认为声音源于喉部。
鲸类的耳壳退化,外耳道狭窄被蜡质的耳屎所充满着,呈现出闭塞的状态,其鼓膜和听骨也非常简单,所以其回声系统很可能是通过身体组织与颅骨、下颌骨进一步传导至中耳的。某些鲸类的下颌骨处为空状,其中却充满了油液,这种油液是声波的优良导体,可以迅速地将声波传到紧靠着后面的中耳和内耳中。但是有些学者却认为,鲸类依然是靠着外耳道、鼓膜与耳蜗来获取声音的,因为实验证明蜡质耳屎是一种非常优良的传递声音导体。
⑷ 那些动物有声呐原理
海豚、鲸鱼、蝙蝠,测距的原理是根据超声波的传播速度和发出以及接收的时间相乘
⑸ 声纳是受到了什么动物的启示
1、蝙蝠,海豚和声纳
声纳发出低频声波脉冲,可以通过发射机通过水和空气。当遇到障碍物时,声白脉冲会被反射回接收装置。根据声音脉冲的速度和回声的时间,可以测量障碍物之间的距离。正是由于蝙蝠和海豚的回声定位,人类发明了声纳。
2、潜艇与“鲸背效应”
现代核潜艇能够在水下停留很长一段时间,但是在冰下发射导弹需要破冰漂浮,这就带来了一个问题。
每20到60分钟,鲸鱼将浮出水面呼吸(称为“喷气机”),潜艇专家从这个灵感,因此提出在命令潜艇的顶部平台壳牌和上层建筑,加强材料强度,在模仿的外观的鲸鱼,如期实现“鲸鱼效应”当打破僵局。
3、响尾蛇和热成像摄像机
响尾蛇可以利用它天生的红外线感应来寻找附近的猎物,而热成像摄像机就利用了这一原理。
4、蝶式和卫星温度控制系统
当暴露在强烈的阳光下,在太空中运行的地球卫星的温度可高达200℃;在阴影区域,卫星的温度降至-200℃,因此卫星上各种复杂的仪器很容易被烘烤或冷冻。后来,科学家从蝴蝶身上获得灵感,解决了这个问题。
原来蝴蝶的身体表面长着一层小鳞片,这些鳞片起着调节体温的作用。每当阳光直射时,当温度上升时,鳞片自动打开,以减少阳光的辐射角度,从而减少热量的吸收;而当外界温度下降时,鳞片自动闭合,贴近体表,使阳光直接照射到鳞片上,从而将体温控制在正常范围内。
科学家为人造卫星设计了一种看起来像蝴蝶鳞片的温度控制系统。
5、蜘蛛网和盔甲
生物学家研究过蜘蛛丝,发现它的强度是同样大小的钢丝的五倍。
受此启发,英国剑桥PA科技有限公司尝试生产像蜘蛛网这样的高强度纤维,可以编织或制成复合材料,用作防弹衣、防弹车、坦克、装甲车等的结构材料。穿上这种盔甲,不仅减轻了重量,还提高了性能,而且经久耐用。
⑹ 声纳是根据哪个动物的启示
声纳是根据海豚的启示
根据海豚的定位系统发明了声纳
⑺ 雷达是根据什么动物发明的
雷达是根据蝙蝠发明的。
蝙蝠能够发出超声波,超声波遇到障碍物就会反射回来,根据不同的物体反射的程度不同,据此发明雷达,雷达有发射超声波设备和接受超声波设备,从而得知前方不明物的距离大小等参数。
雷达是将电磁能量以定向方式发射至空间之中,借由接收空间内存在物体所反射之电波,可以计算出该物体之方向,高度及速度,并且可以探测物体的形状。
(7)声呐模仿了哪个动物扩展阅读
起源
雷达的出现,是由于二战期间当时英国和德国交战时,英国急需一种能探测空中金属物体的雷达(技术)能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。二战期间列强的研究使得雷达技术得以快速的发展,雷达就已经出现了地对空、空对地轰炸、空对空火控、敌我识别功能的雷达技术。
二战以后,雷达发展了单脉冲角度跟踪、脉冲多普勒信号处理、合成孔径和脉冲压缩的高分辨率、结合敌我识别的组合系统、结合计算机的自动火控系统、地形回避和地形跟随、无源或有源的相位阵列、频率捷变、多目标探测与跟踪等新的雷达体制。
后来随着微电子等各个领域科学进步,雷达技术的不断发展,其内涵和研究内容都在不断地拓展。目前,雷达的探测手段已经由从前的只有雷达一种探测器发展到了雷达、红外光、紫外光、激光以及其他光学探测手段融合协作。
当代雷达的同时多功能的能力使得战场指挥员在各种不同的搜索/跟踪模式下对目标进行扫描,并对干扰误差进行自动修正,而且大多数的控制功能是在系统内部完成的。
自动目标识别则可使武器系统最大限度地发挥作用,空中预警机和JSTARS这样的具有战场敌我识别能力的综合雷达系统实际上已经成为了未来战场上的信息指挥中心。