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2016-06-19 16:34:21

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  提起仿生学，不能忽略人类在发现利用超声波过程中两次对动物的学习过程:一次是对蝙 蝠的学习，另一次是对海豚的学习。1793年，意大利科学家拉扎罗•斯帕拉捷对蝙蝠在黑夜里 飞行感到十分好奇，于是他便捉来一些蝙蝠进行实验。他先是蒙上蝙蝠的眼睛，再是堵住它的 鼻子，结果发现蝙蝠还是能够自由地在黑夜中飞行;他塞上蝙蝠的耳朵后，则发现它从墙上摔落 下来。
    于是他总结出蝙蝠是利用听觉飞行的。可在寂静的夜晚哪来的声音昵？最终他发现了 超声波的存在。后来，人们根据机械振动波的频率将20千赫以上的称为超声波，低于20赫兹 的则称为次声波，介于这两者之间的即为普通声波。
  由于次生波穿透力强，常用于地质勘探;普通声波可以用于海底声呐定位和勘测;超声波除 了用于声呐技术外，还可以运用在液体雾化、超声清洗、超声碎石、超声医学诊断等领域。
    生物 学家们在研究海豚发声系统时发现了一种奇特的现象。海豚拥有变化的发声结构，当目标距离 比较远时，它们可以发出低频声波勘测距离；当目标距离比较近时，它们可以发出高频超声波来 提高分辨率。换句话说，海豚具有天然的“变频声呐”系统。在声呐的研究过程中，科学家们学 习借鉴了海豚的发声原理。
    除此之外，海豚在高速行进中，声呐受水流噪声的干扰度很低;经过 进一步研究，科学家们发现海豚的声呐具有一种“导流罩”的结构。这一发现又帮助他们发明 出了声呐导流罩。有了这种装置，潜艇即使在前进中，也不用担心水流噪声对声呐的影响了。
  超声波声呐除了用于海底勘测外，科学家们还想到了将其用于金属探伤领域。
    1928年，前 苏联工程师谢尔盖•索科洛夫首次提出这种想法;1941年，第一台商用超声波金属探伤仪由美 国工程师费斯通发明并申请了专利。1949年，有着电子工程硕士背景的美国医学博士约翰• 朱利安利用改进后的超声波金属探伤仪进行了病人肠道诊断，结果成功地获得了可供临床治疗 参考的图像。
    1951年，他发明出了第一台超声波医学诊断仪，标志着一个新的医学诊断学科的 诞生——“超声诊断学”。他因此被人们誉为“超声医学之父”。此后，很多大公司都对医用超 声仪进行了技术研究和产品开发，包括日本的阿洛卡公司，德国的西门子公司，荷兰的飞利浦公 司，美国的通用电气公司等。
    
  超声医学设备后来发展出很多种类型，包括以波形显示人体组织特征的“ A超”，以平面 图形显示人体被探查组织的“B超”，观察心脏结构层次的“M超”，以及专门检查血液流动情 况的“D超”。“D超”又称“多普勒”超声诊断仪，它利用的是多普勒效应。
    多普勒效应是由 奥地利科学家约翰•多普勒于1842年发现的。他根据火车面向自己驶来汽笛声变响，背向 自己驶去汽笛声变弱的现象，推而演之，总结出“多普勒效应”——物理辐射的频率会因为波 源和观测者相对运动而产生变化。在波源面向观测者运动时，波频会变高，为“蓝移”；当波 源背离观测者运动时，波频会变低，此为“红移”。
    根据多普勒效应，我们只要测出红移和蓝 移的程度，就可以计算出波源的运动方向及运动速度。利用多普勒超声仪，即可诊断出人体 的血管是否通畅，管腔是否狭窄，或是出现闭塞和病变等情况。天文学上，利用天体发出的光 谱中谱线的移动，即频率的变更可以准确测定天体的视向速度。
    人造卫星的视向速度就是利 用多普勒效应测定的。
  超声波除了用于临床医学诊断等领域外，目前科学家们已经开发出了它的很多新的用途。
  德国一家公司开发出了“超声波助语器”。在人的舌头上面放置超声波传感器，可以对人的嘴 型变化进行传感，这样，即使人嘴不发出声音，也可以在显示器上面显示出此人想要说出的话。
     这种发明无疑给失语症患者带来了福音。美国一家公司研制出“超声波电冰箱”，它的制冷系 统由超声波辅助制冷。这种冰箱不仅对人体的辐射比普通冰箱小很多，而且耗电量只有普通冰 箱的1/3。日本一家公司则发明出了“超声波洗衣机”，这种洗衣机无需任何化学洗涤剂，利用 超声波就可以将衣服上的油脂等污垢轻松除去，而且对衣服纤维本身没有任何破坏。
    这些发明 展现出超声波技术的无限前景。

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  w***

  2016-06-19 16:34:21

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