Эхо, эхолот, эхолокация

Сообщение на тему:

“ЭХО, ЭХОЛОТ,

ЭХОЛОКАЦИЯ”

Работа учеников 9 В класса

Косогорова Андрея

СШ № 8 МО РФ

г. Севастополь

2002г.

ЭХО (от имени нимфы Эхо в древнегреческой мифологии), волна (акустическая, элек-тромагнитная и др.), отражённая от препятствия и принятая наблюдателем. Акустическое эхо можно наблюдать, например., при отражении звукового импульса (сту-ка, короткого отрывистого крика и т. д.) от хорошо отражающих поверхностей. Эхо различимо на слух, если принятый и по-сланный импульсы разделены интерва-лом времени t 5= 50--60 мсек. Эхо ста-новится многократным, если имеется несколько отражающих поверхностей (вблизи группы зданий, в горах и т. д.), звук от которых приходит к наблюдателю в мо-менты времени, различающиеся на интер-валы t 50--60 мсек. Гармонич. Эхо возникает при рассеянии звука с широким спектром частот на препятствиях, разме-ры которых малы по сравнению с длинами волн, составляющих спектра. В помеще-нии отдельные многочисленные эхо сливаются в сплошной отзвук, называется реверберацией. Эхо может служить средством измерения расстояния от источника сигнала до отражающего объекта: г = ст/2, где т -- промежуток времени между посылкой сигнала и возвращением Эхо., а с -- ско-рость распространения волн в среде. На этом принципе основаны различные при-менения эхо-сигналов. Акустическое эхо при-меняется в гидролокации, а также в на-вигации, где для измерения глубины дна применяют эхолоты. Электромагнитным эхо пользуются в радиолокации; отражаясь от ионосферы, оно позволяет осущест-влять коротковолновую радиосвязь на большие расстояния и судить о свойствах ионосферы. Принцип эхо-волны начи-нает применяться и в оптическом диапазоне электромагнитных волн, генерируемых квантовым оптическим генератором. Упругие волны, распространяющиеся в земной коре, отражаясь от слоев различных гор-ных пород, образуют сейсмическое эхо, этим пользуются для поиска месторождений ископаемых. При помощи Эхо измеряется глубина буровых скважин (“эхометрирование” скважин), высота уровня жидко-сти в баках (ультразвуковые уровнеме-ры). Эхо-методы широко применяются в ультразвуковой дефектоскопии. Аку-стическое эхо. для некоторых животных (летучих мышей, дельфинов, китов и др.)служит средством ориентировки и поиска добычи (см. Локация звуковая).

ЭХОЛОКАЦИЯ (от эхо и лат. locatio -- размещение) у животных, излуче-ние и восприятие отражённых, как пра-вило, высокочастотных, звуковых сигна-лов с целью обнаружения объектов в про-странстве, а также получения информа-ции о свойствах и размерах лоцируемых целей (добычи или препятствия). Эхо-- один из способов ориентации животных в пространстве. Эхо развито у летучих мышей и дельфинов, обнаружена у зем-лероек, ряда видов ластоногих (тюлени), птиц (саланганы и некоторые др.). У дельфинов и летучих мышей Эхо осно-вана на излучении ультразвуковых им-пульсов частотой до 130--200 кгц при длительности сигналов обычно от 0,2 до 4--5 мсек, иногда более. С помощью эха дельфины даже с закрытыми глазами могут находить пищу не только днем, но и ночью, определять глубину дна, близость берега, погруженые предметы. Их эхолокационные импульсы человек воспринимает как скрип двери, поворачивающейся на ржавых петлях. Свойственна ли эхолокация усатым китам, издающим сигналы с частотой лишь до нескольких килогерц, пока не выяснено.

Звуковые волны дельфины посылают направленно. Жировая подушка, лежащая на челюстных и межчелюстных костях, и вогнутая передняя поверхность черепа действуют как звуковая линза и рефлектор: они концентрируют сигналы, излученные воздушными мешками, и в виде звукового пучка направляют их на лоцируемый объект.

У птиц, живу-щих в тёмных пещерах (гуахаро и салан-ганы), используется для ориентации в темноте; они излучают низкочастотные сигналы в 7--4 кгц. У дельфинов и лету-чих мышей, кроме общей ориентации, эхо служит для определения пространств, положения цели, размеров, а в ряде слу-чаев -- и распознавания облика цели. У упомянутых млекопитающих часто слу-жит важным средством поиска и добычи объектов питания.

Лит.: Айрапетьянц Э. Ш., Кон-стантинов А. И., Эхолокация в при-роде, 2 изд., Л., 1974. Г. Н. Симкин. ЭХОЛОКАЦИЯ, один из способов зву-ковой локации, при котором расстояние до объекта определяется по времени возвра-щения эхо-сигнала.

ЭХОЛОТ (от эхо и лот), навигационный прибор для автоматического измерения глубины водоёмов с помощью гидроаку-стических эхо-сигналов. Обычно в днище судна устанавливается вибратор, к ко-торому периодически подаются от гене-ратора электрические импульсы, преоб-разуемые им в акустические, распростра-няющиеся в ограниченом телесном угле вер-тикально вниз. Отражённый дном акустический импульс принимается тем же виб-ратором, который преобразует его в элек-трический. После усиления импульс по-ступает на индикатор глубины, отмечаю-щий отрезок времени (в сек) от момента посылки импульса до момента возвраще-ния эхо от дна и преобразующий его в визуальные показания или запись глу-бины h = ст/2 в м, где скорость звука с = 1500 м/сек. Длительность импуль-сов -- от 0,05 до 20 мсек с частотой заполнения от 10 до 200 кгц. Малые дли-тельности и высокие частоты использу-ются при измерениях малых глубин, большие длительности и низкие частоты-- при измерении больших глубин. Вибра-тором может служить магнитострикционный преобразователь или пьезокерамический. В качестве индикаторов глубин применяются проблесковые указатели с вращающейся неоновой лампочкой, вспыхивающей в момент приёма эхо-сиг-нала; стрелочные, электроннолучевые и цифровые указатели, а также самописцы, записывающие измеряемые глубины на движущейся бумажной ленте электротермическим или электрохимическим методом. Эхолот из-готовляются на разные интервалы глу-бин, в пределах от 0,1 до 12 000 м и работают при скоростях хода судна до 30 узлов (55 км/ч) и даже более. Погреш-ность Эхолота от 1% до сотых долей процента. Эхолот используются также для поиска косяков рыбы, подводных лодок, для ис-следования звукорассеивающих слоев, определения типа грунта, стратифика-ции донных осадков и других гидроакустических измерений. В 1958 г. на советском судне “Витязь” эхолотом обнаружена и точно измерена максимальная глубина (11 022 м) Мирового океана в Мариинской впадине в западной части Тихого океана. К идее эхолота независимо и практически одновременно пришли сразу несколько человек: немецкий инженер А.Бем из Данцига (Гданьска), американский инженер Р. А. Фессен-ден, французский физик П. Ланжевен и инженер Константин Васильевич Шиловский (1880--1952) из Рязани, работавший во Франции. Ланжевен и Шиловский создали ещё и первый гидролокатор

См. Гидроакустика.

Лит.: Федоров И. И., Навигацион-ные эхолоты, М.--Л., 1948; его же, Эхо-лоты и другие гидроакустические средства, Л., 1960; Толмачев Д., Федоров И., Навигационные эхолоты, “Техника и воо-ружение”, 1977, № 1. И.И. Федоров.

ЭХОЭНЦЕФАЛОГРАФИЯ (от эхо и энцефалография), ультразвуко-вая энцефалография, метод исследования головного мозга с помощью ультразвука. Основан на свойстве ультра-звука отражаться от границ сред (струк-турных образований мозга) различной плотности. Основной диагностический критерий (предложен в 1955--56 швед, врачом Л. Лекселлем) -- отклонение срединного эха, или М-эха (М -- от позднелат. те-dialis -- срединный), представляющего собой отражение ультразвука от средин-ных структур мозга (эпифиза, 3-го желу-дочка, прозрачной перегородки, межполу-шарной щели). В норме М-эхо, регистри-руемое в виде пика на ультразвуковой энцефалограмме, совпадает со средней линией головы. При наличии внутриче-репной опухоли, кровоизлияния, абсцес-са и др. патологических образований М-эхо смещено в сторону здорового полушария (см. рис.). Предложены и др. диагностические критерии: увеличение расстояния между эхо-сигналами от боковых стенок 3-го желудочка при гидроцефалии; относи-тельно быстрая нормализация возник-шего смещения М-эха при острой непро-ходимости сонной артерии и т. д. При ЭХОЭНЦЕФАЛОГРАФИИ применяют специальные ультразвуковые энцефалографы, преобразующие отражённые ультразвуковые сигналы в электрические им-пульсы. Эти импульсы отображаются графически на экране аппарата и фотографируются.

Лит.: Клиническая эхоэнцефалография, М., 1973; L е k s е 1 1 L., Echo-encephalog” raphy. Detection of intracranial complications following head injury, “Acta chirurgica scan” dinavica”, 1956, v. 110, S. 301 -- 315.

В. Е. Гречко.

ЭХО, композиционный и исполнитель-ский приём, основанный на повторении муз. фразы с меньшей силой звучности теми же или другими голосами, инструментами.

Применяется главным образом в хоровой, опер-ной, оркестровой, камерной инструментальной му-зыке. На основе использования приёма эхо иногда создаются целые музыкальные пьесы, например “Эхо” О. Лассо для хора и пьеса того же назв. из “Французской увер-тюры” для клавесина И. С. Баха. Эхо название также один из регистров органа.

Лит.: Р э л е и Д ж., Теория звука, пер. с англ., 2 изд., т. 2, М., 1955; Г р и ф ф и н Д., Эхо в жизни людей и животных, пер. с англ., М., 1961.