Органы чувств и датчики автоматических систем

На фабриках и заводах, в исследовательских институтах и военном деле все шире используются разные автоматы. Часто автомат связан с окружающей средой или какой-нибудь внешней системой с помощью прибора, называемого датчиком. Датчик можно уподобить искусственному органу чувств. Чем совершеннее датчик, тем лучше будет работать вся автоматическая система. Поэтому естествен интерес к органам чувств различных животных. Ведь зачастую они обладают удивительными свойствами.

Глаз лягушки отсеивает информацию о неподвижных предметах и настраивается на движущиеся. Таким образом лягушка концентрирует свое внимание на добыче. Изучение этих особенностей глаза лягушки позволило создать прибор ретинатрон. Ретинатрон не реагирует на неподвижные предметы, находящиеся в поле зрения, и обеспечивает наблюдение за движущимися (вверху справа — схема устройства глаза лягушки).

Представьте себе, что в Аральское море вылили четверть стакана пахучего вещества, а затем равномерно размешали его во всем объеме воды. Можно ли при такой ничтожной концентрации обнаружить присутствие пахучего вещества в воде? Оказывается, есть рыбы, обладающие органами, способными реагировать на такие мизерные количества вещества.

Медуза слышит недоступные человеку инфразвуки, возникающие от трения волн о воздух. «Инфраухо» медузы представляет собой стебелек, оканчивающийся шаром с жидкостью, в которой плавают камешки, опирающиеся на окончания нерва. Первой воспринимает «голос» шторма колба, наполненная жидкостью, затем через камешки этот «голос» передается нервам. Созданный человеком прибор, имитирующий орган слуха медузы, оповещает о наступлении шторма световым сигналом и указывает его мощность.

Некоторые морские животные задолго узнают о приближении бурь. Объясняется это их способностью слышать недоступные человеку звуки очень низких частот — инфразвуки, которые возникают благодаря трению волн о воздух (частота их составляет 8 — 13 колебаний в секунду, а человек воспринимает звуки, имеющие частоту выше 16—20 колебаний в секунду). Моделирование органа медузы, улавливающего инфразвуки, позволило создать техническое устройство, предупреждающее за много часов о наступлении шторма и указывающее направление, откуда этот шторм придет.

Новые возможности для инфракрасной техники может открыть исследование специального органа гремучих змей, который воспринимает тепловое излучение и реагирует на изменение температуры излучающего тела буквально на одну тысячную долю градуса. С помощью этого органа змея может находить свою жертву в темноте.

В Японии водятся рыбки, ощущающие малейший перепад давления надводной среды. Объясняется это устройством их плавательного пузыря. Они реагируют на изменение давления атмосферы порядка сотых долей миллиметра ртутного столба. В аквариуме эти рыбки начинают сильно волноваться при приближении бури. Это чрезвычайно чувствительный живой барометр.

Созданная человеком система видения в темноте представляет собой сложное электронно-оптическое устройство немалого веса и объема. Она содержит специальные линзы, фокусирующие тепловые лучи, излучаемые предметом. Они попадают на входной экран ЭОПа — электронно-оптического преобразователя, чувствительного к тепловой энергии. Число выбиваемых из экрана ЭОПа электронов пропорционально интенсивности теплового излучения. Выбитые электроны направляются на выходной экран и создают на нем люминесцирующее изображение предмета.

Некоторые животные обладают органами чувств, которых нет у человека. Обнаружена чувствительность нескольких семейств рыб к электрическим полям, существующим в окружающей их среде. Особенно большой чувствительностью обладают нильские рыбы мормирусы. Если вблизи аквариума, в котором они находятся, расчесывать волосы гребенкой, то рыбки, улавливая возникающие при этом слабые электрические разряды, начинают метаться. Подсчитано, что мормирусы чувствуют изменение, напряженности электрического поля величиной в три миллиардные доли вольта на миллиметр. Это фантастически малое изменение, которое очень трудно установить даже самыми чувствительными из существующих приборов. Такая способность мормирусов очень интересна для специалистов, занимающихся вопросами обнаружения предметов под водой.

Поразительным электролокатором обладает рыба мормирус. В основании хвоста у этой рыбы находится своеобразный генератор переменного тока. Разряжаясь, генератор создает вокруг мормйруса электромагнитное поле. Если в нем оказывается какой-нибудь предмет, поле «искажается», что тотчас отмечается приемным устройством, расположенным на спине рыбы.

Не меньший интерес для техники представляет и понимание принципов действия органов «губных ямок» гремучих змей, чрезвычайно чувствительных к тепловому излучению. Они способны реагировать на очень слабые изменения температуры, составляющие всего тысячные доли градуса, и при этом определять направление, в котором находится источник теплового излучения.

Летучая мышь во время полета ориентируется по отражению непрерывно создаваемых ею звуковых волн. Локационный аппарат мышей обладает большей точностью, чем созданные человеком радио- и гидролокаторы. Характерно и то, что точность обнаружения препятствий достигается даже при наличии шума, интенсивность которого во много раз превосходит интенсивность принимаемого сигнала.

перейти к началу страницы