Смекни!
smekni.com

Звуковой локатор (стр. 1 из 7)

МОУ «Средняя общеобразовательная школа №45»

Курсовая работа

Звуковой локатор.

Проверила: Стародубцева Е. А.

Выполнил: ученик 11 «б» класса

Ковалёв Дмитрий Васильевич

Кемерово.

2008 г.


Содержание

Введение

Кто они, летучие мыши

История открытия эхолокации

Использование локации в технике

Эхолокатор

Человеку есть чему поучиться у летучей мыши

Принцип действия модели звукового локатора

Усилитель сигнала

Усилитель мощности

Звуковой генератор и детектор

Частотомер

Сборка звукового локатора

Литература


Введение

Под словом «локация» понимается определение ме­стоположения предметов, измерение их координат и па­раметров движения. В живой природе используются разнообразные формы и способы локации. Человек и большинство животных определяют местоположение окружающих предметов благодаря органам чувств, в основном зрению и слуху. Эти системы в функциональ­ном отношении у некоторых животных доведены до вы­сочайшего совершенства. Достаточно вспомнить о не­обычайной остроте зрения у дневных хищных птиц или точности звуковой пеленгации добычи совами.

Для обнаружения объектов окружающей среды не­которые животные используют и другие виды инфор­мации. Глубоководные кальмары, например, помимо обычных органов зрения, наделены особыми рецепторными приборами, способными улавливать инфракрас­ные лучи, а своеобразные органы — «термолокаторы» гремучих змей служат для поисков добычи (они вос­принимают тепловое излучение живых существ и реаги­руют на разность температур в тысячную долю гра­дуса).

Приведенные примеры, несмотря на их разнообразие, представляют собой различные варианты так называе­мой пассивной локации, когда исследуемые животные обнаруживают какие-либо объекты только путем приема той энергии, которую непосредственно излучают или переизлучают сами. Сравнительно недавно казалось, что возможности живой природы ограничиваются лишь средствами пассивной локации, т. е. более или менее чувствительными органами дистантного обнаружения.

В самом начале XX в. человечество создало прин­ципиально новый, активный способ локации; при кото­ром невидимую прежде цель облучают потоком элек­тромагнитной или ультразвуковой энергии и обнару­живают с помощью той же энергии, но уже отраженной от цели. Радио- и гидролокационные станции (приборы активной локации)пришли на сменуразличного рода «слухачам» (приборам пассивного обнаружения) и в на­стоящее время получили широкое распространение при решении народно-хозяйственных, военных и космических проблем.

Области применения в технике радио- и акустиче­ской локации различны, ибо различны степень ослаб­ления применяемых видов колебаний при распростра­нении в неоднородных средах и скорость распростране­ния электромагнитных и звуковых волн. Известно, что радиоволны в водной среде очень быстро затухают, тогда как звуковые волны распространяются на боль­шие расстояния, и, наоборот, в воздухе звуковые коле­бания ослабляются во много раз сильнее, чем электро­магнитные. Для обнаружения объекта в атмосфере и за ее пределами применяют радиолокаторы, так как ско­рость распространения радиоволн 300000 км/с, а ско­рость распространения звука в воздухе — лишь 340 м/с. Акустическая локация воздушных и особенно космиче­ских целей часто невозможна, ибо их собственная ско­рость может во много раз превосходить скорость звука. Акустическая локация или гидролокация стала основ­ным средством обнаружения подводных объектов (ско­рость распространения звука в воде — 1550 м/с).

Принципы радиолокации, несомненно, подсказали биологам путь к решению одной из старых загадок при­роды, которая на протяжении длительною времени не поддавалась научному объяснению. Эту загадку поста­вили перед учеными обыкновенные летучие мыши. Что же это за животные и почему, они будоражили ученый мир на протяжении 150 лет? Попробуем в этом разо­браться.

Кто они, летучие мыши

С давних пор совершенно необоснованно летучие мыши (см. приложения, рисунки 2, 3, 4) пользуются дурной славой. «Вопрос о летучих мышах есть вопрос другого света, вопрос, который пахнет ересью... Все покрыто тайной, обманом и мраком в этих двусмысленных существах, представляющих собой выс­шую степень противоестественности, мерзости и фантастичности. Летучая мышь - это химера, чудовищное невозможное существо, символ грез, кошмаров, призраков больного воображения. Всеобщая неправильность и чудовищность, замеченная в организме летучей мыши, безобразные аномалии в устройстве чувств, допускаю­щие гадкому животному слышать носом и видеть ушами, все это как будто нарочно приноровлено к тому, чтобы летучая мышь была символом душевного рас­стройства и безумия». Так описывал летучих мышей французский натуралист А. Туссенель в 70-х годах прошлого столетия, выражая тем самым широко распро­страненное мнение об этих ночных безобидных животных. И даже в наше время, когда летучая мышь полностью «реабилитирована» и раскрыта ее тайна ориентации в темноте, все же для многих встреча с ней оставляет неприятное ощущение, и летучие мыши продолжают подвергаться бессмысленному гонению и даже уничтожению.

История открытия эхолокации

Хоть и велик человек, но не бесконечна его жизнь. Перед ним необъятная ширь пространства и необозримая глубь времени. Обо всем хочется узнать. Но вот беда — слишком быстро бегут годы.

Много ли человек может пройти, измерить своими маленькими шагами? И много ли он мо­жет сделать за те считанные дни, которые живет на земле? Но он не один, и в этом его сила.

Ладзаро Спалланцани (см. приложения, рисунок 1.) спешил. Ему уже было за шестьдесят. Годы давали о себе знать. Не­сколько лет выдающийся итальянский натуралист, профессор университета в Павии, занимался ле­тучими мышами. Эти небольшие животные охо­тятся почти исключительно ночью, часто насти­гая добычу сверху или в лесных зарослях. Ясно, что визуальное обнаружение насекомых в таких условиях невозможно. Но тогда как же «видят» летучие мыши, как они на­ходят дорогу в темноте? Вот вопрос, который мучил ученого.

Шел 1793 год. Только что кончилось время «высоких» и отвлеченных умозрительных рассуждений, наука приступала к экспериментальной про­верке всего того, что окружало человека.

Ранним летним утром на колокольню собора города Павии поднялся старый человек. Это был Спалланцани. Сумрак только что начинал рассеи­ваться, и летучие мыши, возвращаясь из ночных полетов, прятались по раз­ным закоулкам под сводами старой башни. Ученый ловил летучих мышей и сажал в мешок. Потом, нагруженный тяжелой ношей, он спустился с коло­кольни и пошел домой.

Дома Спалланцани выпустил пойманных зверьков в большом зале. Он решил вплотную заняться секретом ночных полетов летучих мышей. Только эксперимент мог дать ответ на этот вопрос. От потолка к полу были натя­нуты тонкие нити, они опутали всю комнату. Выпуская мышь из мешка, экспериментатор заклеивал ей глаза воском. И вот по старому залу замета­лись крылатые тени.

Но ни одна слепая летучая мышь не задела за нитку! Ни одна! Словно глаза им были и не нужны, чтобы видеть.

Не удовлетворившись опытами, в которых летучие мыши продолжали спокойно порхать с заклеенными глазами, Спалланцани решил продолжить начатый эксперимент, изменив несколько условия. Он выпустил на волю не­сколько зверьков, лишенных зрения, и через четыре дня снова отправился на колокольню собора.

В этот раз ученый снова наловил целый мешок летучих мышей. Среди них были и слепые мыши. В их желудках было полно комаров. Поймать в темно­те насекомое—задача более сложная, чем пролететь между двумя натянуты­ми нитями. Значит, чтобы охотиться, этим зверькам совсем не нужны глаза. Спалланцани решил, что летучие мыши наделены каким-то особым, неведо­мым нам шестым чувством, которое и помогает им ориентироваться в полете.

Еще на целом ряде опытов ученый убедился, что мыши великолепно обхо­дятся без зрения, но зато всякое повреждение слуха для них губительно.

В чем дело? Не могут же они видеть ушами?

Так зародилось сомнение. Чтобы все это объяснить, нужны были новые эксперименты. Для этого были изготовлены крошечные медные трубочки, полые внутри, которые вставлялись в уши летучих мышей. Но они по-преж­нему спокойно летали, свободно и уверенно лавируя между десятками тон­ких нитей, натянутых в комнате. Зато стоило заткнуть трубочки пробками, как мыши бессильно падали, натыкаясь на все подряд.

Но как слух заменял им зрение? На этот вопрос никто не мог ответить. Мыши летали беззвучно, а стены и натянутые нити звуков не издавали, по­этому отличную ориентацию мышей вовсе нельзя было объяснить обострен­ным чувством слуха. Тогда как же видели летучие мыши? Этого Спаллан­цани так и не узнал. Его открытия в те годы были отвергнуты, высмеяны, а потом и забыты. Осталось только название «спалланцаниева проблема».

В середине прошлого столетия решением этой проблемы ученые заинтересо­вались одновременно в разных странах.

Любопытно, что первый, кто ею занялся, был не зоолог, а инженер — американский изобретатель Хайрем Максим. В годы гражданской войны его фамилией называли станковый пулемет, который он изобрел. Установ­ленный на тачанке «максимка» был грозным оружием против белогвар­дейцев.

Плодовитый изобретатель, пытавшийся, между прочим, в свое время по­строить самолет с паровым двигателем, заинтересовался навигационным ме­тодом летучих мышей. Он предположил, что мыши издают звуки, неслыши­мые для человеческого уха, и ориентируются по возвратившемуся эху. На основании собственной биологической гипотезы Максим предложил новый прибор — эхолокатор, который должен был предотвращать в тумане столкновения судов с айсбергами.