这项完全国产的声学系统,是深潜器们完成任务(3)
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【摘 要】:利用测深测扫声纳及成像声纳,还可以对海底的地形地貌进行探测和成像,为深潜器在深海中航行提供安全保障。同时,这些地形地貌数据也为后面的科学
利用测深测扫声纳及成像声纳,还可以对海底的地形地貌进行探测和成像,为深潜器在深海中航行提供安全保障。
同时,这些地形地貌数据也为后面的科学研究提供了科学的数据和依据,更为难能可贵的是,“奋斗者”号目前的声学系统实现了完全的国产化。
如果深潜器们下到海中完成的是“大海捞针”的任务,那么声学系统则是完成这项任务的“定海神针”。
自然之声
说了这么多人类的声学科技,我们再回到大自然中,看一看自然界那些应用声学手段十分高超的能手吧。
首先我们来看一看大象有什么非凡的本领。
安哥拉下一场暴雨,就会吸引150公里以外纳米比亚的大象前来饮水,这是为什么呢?
暴风雨形成时,会产生低频的声波信号,也就是次声波,而大象可以接收这类次声波,于是数百公里以外的大象就寻着次声波前来饮水。
除此之外,大象甚至可以用脚踏地的方式产生一些低频的信号,用这些低频信号进行远距离的通信,好像人类打长途电话一样。
蝙蝠则是利用超声波的高手,蝙蝠可以发出超声波,这些超声波打在物体上或猎物身上,形成反射波。
蝙蝠们分析这个反射波,就可以知道猎物或者物体的位置或距离,从而实现在漆黑的夜空中灵巧飞行,迅猛地捕捉猎物的本领。
在大海深处也有一位利用声学技术的高手,那就是海豚。
海豚的额头有一个特殊的部分,可以产生声波,这个声波发出后,遇到物体形成反射波。
海豚再利用下颚的部分接收反射波,于是它就知道了对面的物体或猎物的具体位置。
于是在茫茫的大海深处,海豚就可以自由遨游,敏捷地捕捉猎物了。
除了这些动物,海洋中还有一种小动物,它也是利用声学的高手。
接下来,我为大家带来一段小评书,来讲一讲它的故事。
深深海底安个家,枪不离身闯天涯,空化气泡威力大,一言不合把枪拔。
话说这大海深处是藏龙卧虎,人才济济,会利用声音的高手是层出不穷,今天,我就给大家带来了一位小精灵——虾。
这位同学就说了,这虾我可熟悉呀,齐白石笔下的虾,那是栩栩如生啊,这麻辣小龙虾那是美味诱人呐。
但你们是有所不知,今天我要说的可不是普通的虾,这位可以称得上是虾中的怪杰,江湖人送绰号:海底小枪手。
它是谁呢?它就是枪虾。
说枪虾怪是一点儿不假,因为枪虾拥有极不对称的一只大螯和一只小螯,体长5厘米左右的枪虾,大螯就占了身体的近一半。
而且这还是把天然的手枪,只不过打出的不是子弹,而是水弹。
大螯快速闭合挤出水流,速度高达每小时100公里左右,这要是在咱北京的四环路上跑,早就超速了。
大螯还能形成一种特殊的“气泡子弹”,气泡崩裂瞬间,能形成80千帕的高压和210分贝的声响,这是个什么概念呢?
80千帕,相当于是8米多高的水柱压力了,210分贝,就这么说吧,真正的枪声也不过150分贝左右。
科学家们还发现,枪虾打枪时还能发光,气泡子弹崩裂瞬间,其内部温度可以激增至4500摄氏度左右,这几乎是相当于太阳表面的温度了。
枪虾的气泡子弹声、光、热、冲击波,样样俱全,要击晕那些小鱼小蟹,简直是易如反掌。
其实在枪虾的枪的背后,还蕴藏了一个特殊的物理学现象,就是空化现象。
当液体中间的压力突然变化时,溶于液体中间的气体就会形成一个个极其微小的低压气泡,这些就是空化气泡。
这些气泡迅速膨胀,又快速塌缩,直至崩裂,崩裂的瞬间就能形成冲击波、声响、局部的高温高压甚至是发光现象。
这些气泡跟我们平时说的普通气泡又有什么区别呢?让我们看一个对比实验。
家用的鱼缸加氧机能产生又多又大的气泡,而超声清洗机在超声波的持续作用下,会形成很多细密微小的气泡。
我们将相同材质的锡箔纸分别放入这两个容器中,三分钟后观察。
我们会发现鱼缸中间的锡箔纸受到大气泡的作用却毫发无损,而超声清洗机中间的锡箔纸已经被这些微小的气泡打得千疮百孔,体无完肤。
其实,超声清洗机中间的小气泡和枪虾的气泡子弹一样,都是空化气泡,所以威力惊人。
那么空化气泡有什么作用呢?
正如上文说到的,超声清洗机正是利用了空化气泡的冲击力,将物体表面的污垢除掉。
但它也有不利的一面,例如螺旋桨在旋转时,也会产生空化气泡,久而久之,这个螺旋桨就会被空化气泡损伤,严重的时候甚至会造成航行事故。
文章来源:《应用声学》 网址: http://www.yysxzz.cn/zonghexinwen/2021/0722/559.html