一大群蝙蝠在一起時是如何避免回聲互相干擾的?
如果不同蝙蝠個體發出同頻率信號,聽回聲的時候就很容易搞混吧?還是說蝙蝠能精確控制喊叫與收聽聲音的頻率、自動分開信道?
而且音量也是個問題,據說蝙蝠喊叫的瞬間耳朵會自動屏蔽一下,防止把自己震聾,但是其它蝙蝠喊的時候就很容易蓋過自己的回聲吧?
1、蝙蝠發出的聲波是脈衝形式的,單個脈衝的時常在0.2-100ms不等。時間上來說,脈衝形式的超聲波並不容易發生重疊,蝙蝠只需要在發出自己的脈衝後「一定時間內」接收到的脈衝,就可視為是自己發出的。
同樣的方法在工程實踐當中被稱為「距離選通」,廣泛應用於激光測距與雷達等領域。
2、蝙蝠發出的聲波的頻率很高,約在50kHz量級。高頻聲波本身在空氣中的傳播距離就受到限制,而且高頻聲波的衍射效應更低,因此在空間中更容易「集中」傳播,這會進一步減少蝙蝠在集群飛行時的相互干擾。
同樣的思路也被應用在保密通信之上,具體來說主要是紫外光自由空間通信。
3、蝙蝠發出的聲波具有強烈的頻譜特徵。通常蝙蝠發出的聲波都具有1-5條諧波,而且不同蝙蝠個體發出聲波的頻率與頻譜特性都會有細微差別。通過對這些細微差別的分辨,蝙蝠也可以在最複雜的環境中區分出自己發出的聲波並據此感知環境與獵物。
人類分析蝙蝠聲波的方式,除了頻域的傅里葉分析以外,更多也會用到兼顧時頻兩方面的小波分析。
參考文獻:
[1]秦琴. 蝙蝠回聲定位信號的小波分析[D]. 東北師範大學, 2003
看見有的回答把蝙蝠用來定位的波比作手電筒的光來推出這個結論,看似有點道理。
然而這個比喻是有致命缺陷的,可以說完全錯誤…
就以距離定位來說吧,
人眼-光這個情況,距離定位是靠的兩眼視差以及晶狀體的「對焦」,
而蝙蝠-超聲波這個情況,靠的是計算自己發出的聲波從發射到接收的時間差。
前者可以對光源情況一無所知,
後者必須自帶聲源。
所以大白天沒人需要隨時開著手電筒走路,
但是即使在有環境聲音的地方聲吶還是要自己發聲,
即使空氣中充滿了電磁波,雷達還是要自己發射電磁波。
我們看到的光的頻率是一樣的,我們也能區分出射到自己眼裡的光和射到別人眼裡的光。
大概蝙蝠對聲波的感受也類似吧蝙蝠所感覺到的相當於 一群拿著手電筒的人類在廣場上走來走去 ,這種情況你肯定不會撞到別人的吧
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