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麦克风的前世与苍蝇有缘

发布时间:2022-06-16 点击次数:1622

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                    麦克风的前世与苍蝇有缘 



        今天铭森小编与大家科普麦克风的前世与苍蝇的缘分

        1 .对于苍蝇来说,要想代代不息,就要能找到适合产卵的蟋蟀。我们经常在夜里,听到蟋蟀的叫声。这是蟋蟀在引异性。同时,这样的叫声也引来了天敌。


         让科学家惊讶的是,苍蝇能够在几公里或者十几公里的距离上对蟋蟀进行定向。仅仅是通过”听”!我们都清楚,空间定向的精度与传感器的物理尺寸密切相关。笼统来说,传感器空间物理尺寸越大,传感器定向能力越强。考虑苍蝇耳朵的尺寸和定向能力,就好比我们站在中国用脚步来判断地球另一端的地震究竟是发生在什么地方。


        对我们人类来说,这显然是不可能的。


        但苍蝇确实可以!


        可以说,在同样能量功耗前提下,苍蝇的“耳朵”是我们人类目前已知的最灵敏或者最先进的麦克风了。其实也很讲得通,人类的麦克风不过是最近一百年的事情,而苍蝇的“麦克风”早就进化迭代更新了数百万年了。


       2. 超级耳朵的物理原理

       在1995年的时候,科学家发现了苍蝇超强耳朵的物理原理。

不同于人耳的一种振动模态。苍蝇的耳朵是一种跷跷板样的结构,有两种振动状态。第一种振动状态(如上图示)能够感受压强梯度,第二振动状态能够感受压强强度。从而,当然实现了空间自适应滤波,也就是空间指向性。


       然而,人类的耳朵跟绝大多数消费电子产品上的麦克风是一样的,都仅仅只是感觉压强强度。所以,我们很难用单个耳朵或者麦克风来实现确定声音方向。

       这就是,苍蝇耳朵的奥秘所在。


       3.仿生学麦克风芯片


        以上部分内容都不是我们实验室的工作,接下来从仿生学麦克风芯片的研发才是我们实验室的工作。从2000年开始,很多课题组就陆陆续续投入苍蝇仿生学麦克风芯片的研发。坦白来说,仿生学麦克风芯片的研发进展十分缓慢。大约在2014年的时候,我们实验室采用压电材料实现了苍蝇麦克风。所采用的压电式的解决方案被IEEE评为最实际可行、最出色的苍蝇仿生学麦克风芯片。感兴趣的读者,可以进一步进行检索了解。至此,我就不展开解释了。这个项目带出来的博士生Michael一毕业就被楼氏声学挖走了。



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