[科普中国]-回声定位法

回声定位是某些动物通过口腔或鼻腔把从喉部产生的超声波发射出去，利用折回的声音来定向的方法。

回声定位某些动物能通过口腔或鼻腔把从喉部产生的超声波发射出去，利用折回的声音来定向，这种空间定向的方法，称为回声定位。如“雷达飞兽”蝙蝠能在完全黑暗中，以极快的速度精确地飞翔，从不会同前方的物体相撞。如将它的耳蒙上，并把嘴堵上，则失去避免与物体相撞的本领。经高频脉冲检测装置测量后，证实蝙蝠在飞行时，喉内产生并能从通过口腔发出人耳听不到的超声波脉冲。人类至多能听到频率为20千赫的声音，而有的蝙蝠能发出和听到100千赫的声音。

当遇到食物或障碍物时，脉冲波会反射回来，蝙蝠用两耳接受物体的反射波，并据此确定该物体的位置，并可从两耳分别接受到回波间的差别，来辨别物体的远近、形状及性质；物体的大小则由回波中的波长区别出来。大部分蝙蝠能用舌头颤动发音，有些则发出尖的鸣叫声，还有一些能由鼻孔透出声音。它们都有助于蝙蝠确定回波的方向，来决定自己要前进，还是转弯。蝙蝠在空中能利用超声波来“导航”，就能迅速准确捕捉飞虫。此外，某些海洋哺乳类能在水下发出频带很宽的声波，甚至高达30万赫。如齿鲸、海豚，能借助于附近陆地对声音的反射，用回声定位来测定方向，得知物体或海岸的位置。某些海豹、海狮也能发出水下超声波。1

原理科学家称，“回声定位法”的原理是当盲人的舌头发出响亮的声音，声波撞到前方物体上后，回声会反馈到盲人的耳朵中，从而使他们能够分辨前方物体的大小、形状和距离，对于回声信息的处理可以让盲人“看见”前方的物体。大脑对这一回声信息的处理方式和正常人通过眼睛视物的处理方式有点类似，只不过学会“回声定位法”的盲人是通过回声在大脑中形成物体，而普通人是通过射入视网膜的光线在脑海中形成物体。

特点蝙蝠会发出尖锐的叫声，再用灵敏的耳朵收集周围传来的回声。回声会告诉蝙蝠附近物体的位置和大小，以及物体是否在移动。这种技术称为回声定位法。它可以帮蝙蝠在黑暗中找到方向以及捕捉猎物(如飞行中的昆虫)。

蝙蝠尖锐的回声我们是听不到的，但蝙蝠发出的其他声音有些是我们能听得到的。

研究回声最好的地方是一片石墙(如悬崖)的附近。如果你面对悬崖大声叫，你的声音会传到悬崖再反射回来。如果声音是从悬崖的不同部分反射回来的，你就可以听到好几个回音，就好像有好几个人在回答你。

回声可以用来测鱼群、潜水艇和沉到海底的船。有些船上装有回声测深器，这种仪器会把声波送到海里。而回声传回船上所花的时间，可以用来算出船下任何物体的形状和位置。它也可以用来画出海床的深度和轮廓。这种技术称为声纳，意思是声音的航行和测距。声纳是很灵敏的，它可以分辨一条大鱼和一群小鱼。

人回声定位术是当声波碰到一个障碍物(如悬崖)时，它会弹回来，我们会再听到这个声音。这种反射回来的声音称为回声。在户外空旷的地方，回声比较模糊，因为声音的震动会向四处散开，能量会散失。而在一个密闭的空间里(如隧道)，反射的声音不会跑掉，所以回声很大。

英国《星期日泰晤士报》网站10日报道，盲人的听力通常更加敏锐，有证据显示，经过培训，他们能利用听力解读回声、进而在脑中形成一系列详细形象，包括物体距离、甚至大小和密度等。

支持这一理论的人把这称为“人回声定位术”。他们说，盲人借助手杖能确定路上的障碍物，而回声定位术能让盲人“360度看到”周围环境。经过培训后，盲人运用这种方法由听到回声时间判断物体距离；由左耳先听到还是右耳先听到判断物体方位；由回声强度判断物体大小；由回声音调判断运动物体前进方向，比如当物体背向盲人运动时，回声音调较低。这种方法正在英国格拉斯哥试行。10名年龄从5岁到17岁不等的失明少年儿童学习如何制造声音和解读回声。他们要学会抗干扰，即使在喧闹市区地铁中也能运用“人回声定位术”确立对周围环境详细印象。

这种回声定位技术早为动物所用。蝙蝠、海豚、鲸等动物发出高声音，根据回声来判断物体方位及距离，从而在黑暗中行进、觅食。以蝙蝠为例，它们既能发出超声波，又能听到超声波。蝙蝠先向周围环境发出超声波，超声波遇物反弹被它们听到。通过“测量”声波返回的时间，蝙蝠确定物体与自己之间距离，进而在漆黑洞穴中自如穿梭猎食。从中获得启发的“人回声定位术”获得专家肯定。英国格拉斯哥少儿眼科专家戈登·达顿教授希望，全英盲人和弱视者都能学习这种方法。

用途一些盲人已利用这种方法使生活大为改观。《星期日泰晤士报》说，一批试用“人回声定位术”的美洲失明人士已能通过解读回声音质，区分人、树、建筑和静止车辆。一些盲人说，他们已能靠听辨回声确定周围约30米内物体高度、密度和形状。2

美国41岁的失明男子丹·基什是其中一员。基什说，他学得“人回声定位术”后，不仅能在公共道路上骑自行车，还能仅凭听声区分树上果实种类。

基什2007年从美国加利福尼亚州来到英国格拉斯哥，促成格拉斯哥失明孩子学习“人回声定位术”。基什说，学生们因这种方法而更加自由。“学生们几乎均变得更自信、更敏捷、更乐于参加活动。他们心态更加积极，认为主导自己生活的能力变强，不再像原先那样需要他人帮助。”

格拉斯哥项目得到当地慈善组织“能见度”帮助。这个组织负责人菲奥纳·桑福德说：“4名弱视成年人接受训练后，已能把这套方法传给孩子。我们希望更多成年人学到这种方法。”

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郭亮 - 副教授 - 中国海洋大学