从超声特性和检测原理看蝙蝠的选择
蝙蝠为求生存，为躲避自己的天敌，选择了昼伏夜出。在漆黑的夜晚，要顺利飞行，要捕猎食物，从大部分蝙蝠看来，眼睛再敏锐仍不够用，特别是当捕猎对象是会飞和会躲的小虫时。于是，它们选择了适当的超声作为导航、助猎的工具。更重要的是，它们发展了相应的超声口和耳。
当然，所谓选择，实际上是通过长期的实践、适应和进化得来的。
不过，如果为简便起见，我们仍然采用“选择”这两个字，可以论证，从超声特性和超声测量原理的角度看，蝙蝠的选择是很合理的。
首先是，蝙蝠选择了频率比较高的声波，即超声，而不是可听声。蝙蝠使用超声，目的是要从障碍物或者猎物那里获得反射回波，准确地讲是“散射”回波。一个小的物体只是把传来的声波的一部分，不是全部，按来时的路径反转回去（这个问题我们将在后面第六章稍许多讲一点）。声波散射的规律是，在一定范围内，频率愈高，“反射”愈大。蝙蝠要从小飞蛾或细铁丝那里听到尽量大的反射回声，是需要利用高频率超声的。人们也许要问，为什么反射多少与频率有关？答案是，频率同波长成反比，而波长的量纲是尺寸。物体算大还是算小，频率算高还是算低，实际上是由物体的尺寸和波长的尺寸对比确定的。
声波还有一个特性，就是对于同样大小的声源，所发射声波的频率愈高，即波长愈小，声波的方向性就愈好。这是指，需要声束像手电筒的光那样照向前方，而不是像电灯泡的光那样四方散开。蝙蝠不仅希望知道附近有没有飞蛾，而且希望知道飞蛾在东西南北的哪一方。如果它发射的声音是向四方散开的，那么它就不能判断回声是从哪个方向反转来的。按这个要求，蝙蝠也需要超声。
容易看出，蝙蝠还利用了一个容易想到的超声散射规律，那便是对于同样大小的反射体、同样大小的波长，声波的强度越大，回波也越强。因此，以小飞虫充饥的蝙蝠是大嚷大叫的。
蝙蝠聪明地选择了超声，更讲究地选择了超声的波形。它们发射的是一连串的短脉冲。声波发射出去后，遇到猎物反射回来，中间有一定距离，传播需要一定的时间（空气中声速是约340米／秒，这在前面曾经提过）。从反射声音到达的先后，蝙蝠可以知道，前面猎物大概有多远。如果发射声音是连续不断的，蝙蝠便无法知道回声是从哪里反转的。即使发射声音是脉冲，而这脉冲不够短，以至前一个反射脉冲还没有结束，第二个反射脉冲已经到达，那时耳朵将连续听到声音，也无从判断反射体在哪里。脉冲算长还是算短，显然同声源和反射体之间的距离有关。当蝙蝠在空中巡逻，距离猎物比较远时，它发射的脉冲可以长些；当它追赶猎物，越追越近的时候，它发射的脉冲便应该越来越短。蝙蝠正是这样做的。
蝙蝠还有更多的“窍门”。在接近猎物时，蝙蝠可以发射更短的脉冲，但越飞越近，脉冲终将变成不够短。人们估计，蝙蝠的变频脉冲正是为对付这个局面的。假设它发射的脉冲，前端频率高，后端频率低，这时，即使后面的反射脉冲果真迭加在前面的反射脉冲里，由于是前者的始端迭加在后者的尾端，因此是高音调的声音迭加到低音调的声音。估计蝙蝠仍然可以识辨出后一个脉冲的到达。
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