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电子眼和电子监测系统_趣味仿生学

时间:2020-02-09百科知识联系我们
电子眼和电子监测系统_趣味仿生学

鸟眼、电子眼和电子监测系统

1941年12月7日,日本海空军在山本56司令长官指挥下,对美国在太平洋地区的主要海空军基地珍珠港进行偷袭。那天正好是星期日,天气晴朗,基地大多数官兵都在度假,突然天空中出现了大批日本轰炸机,发出刺耳的呼啸声,俯冲而下,对停泊着的军舰和机场上的飞机狂轰滥炸,日机俯冲得很低,命中率很高,不一阵,美国太下面为什么会痒平洋舰队除航空母舰在外巡弋,幸免遇难外,被击沉击伤的主要舰只就有10余艘,飞机180架。第二日,美国对日宣战,爆发了第二次世界大战。

日本偷袭珍珠港早有预谋,这次军事行动的代号叫:虎、虎、虎,事前对飞行员进行了严格训练,要求飞行员练就俯冲低空投弹的技能,提高命中率。一些最优秀的飞行员俯冲到离地面最低也只能在200米以上,再低就可能撞到海面,造成机毁人亡。因为从高空突然急速俯冲而下,平衡器官和视觉等都需作急速调整,这不是一般人能做到的。你可以做一个简单的试验,站在书桌旁俯视桌面上的书,可以完全看清楚书页上的字,但是当你急速将头俯冲下去,快接近书本时,你会什么也看不清了,如果你掌握得不好,刹不住,还会一头撞到书上去。然而,人难以做到的,鸟类却能轻易地做到。你看一只觅食的老鹰在高度盘旋,当见到地面上一只田鼠时,立即快速俯冲下来,用利爪一下就能将田鼠抓住,又迅速飞起,找一安静处慢慢地享受。电视《动物下面为什么会痒世界》片头中,有一只在水面上空悬飞的鱼狗,当它见到水中有一条鱼时,便双翼一夹,俯冲下来,一头扎入水中,将鱼叼起,它的身体之敏捷,动作之神速,视力之准确,令人惊叹不已。

鸟类的眼睛是动物界中最敏锐的。鹰隼的视力敏锐超过人的8倍,鸟的眼睛按与身体比例在脊椎动物中是最大的,一双眼睛往往比脑还大,尤其适合远视,鸟视网膜上最敏感的中凹处有视觉细胞约150万个,而人眼的相应处即斑带区只有20万个视觉细胞。鹰隼的眼睛能看清很远处的一只小兔,而在同样距离的人眼看来仅是模糊的一小片,甚至什么也看不见。鸟类眼睛的基本结构与人眼并无多大差异,主要区别是在视网膜上成像焦点的调节方法不同。人眼完全靠分布在水晶体周围的睫状肌的收缩来改变水晶体的突出度而调节视力。而鸟类的睫状肌特别发达,与人眼不同的是这些调节肌肉是横纹肌,这对于鸟类在飞行中迅速聚焦可能是有利的。除了用睫状肌调节外,在巩膜中有小形薄骨片排列成环状,可以不使眼球在飞行时因受气压的改变而变形,在巩膜四周具有环肌,其中的前巩膜角膜环肌收缩能改变角膜的屈度,后巩膜角膜环肌能改变水晶体的屈度,因而它不仅能改变水晶体的形状以及水晶体与角膜间的距离,而且还能改变角膜的屈度,所以鸟的眼睛有双重调节的功能,这也就是鸟类为什么能迅速将扁平的水晶适用于远视调节成较圆形的水晶体适用于近视的道理。(www.anred.net.cn)

此外,鸟眼在后眼房中视神经终点附近,有一个富含血管的褶皱组织,叫栉膜,它能供给眼球额外的血液,这对鸟类观察远距离的物体是有益的。

除了猫头鹰以外,其余鸟类的两只眼睛都是分别长在头部两侧,这样两只眼睛就有各自广阔的视野。几乎所有鸟类朝前方看东西时,两只眼睛的视野都会有部分重叠,合成一个双视的影像,可以产生对深度的感觉,有利于判断距离和大小。所以大多数鸟类都兼有单视和双视的优点。猫头鹰的两只眼睛长在同一个平面的脸盘上,没有单视功能,但是,猫头鹰的双视范围最为广阔,而它单视功能的缺失,可以被能灵活扭转的头颈得到填补。猫头鹰是夜晚活动的鸟类,它的眼睛适应夜视,瞳孔对光的反应所产生的收缩和扩大的时间比人少一半。瞳孔可以收缩得很小,而在夜间却能张开得很大,让尽量多的光线进入眼内,因此,在夜间光线非常暗淡的下面为什么会痒情况下也能看清东西。

鸟眼是一个极其精密而又复杂的感光器官,人们对它的整个感光传递到脑的整个线路还不十分清楚,但是,无疑要比目前人们所设计的任何电子系统都要复杂。对鸟眼的研究和模拟,对人们研制具有更好性能的光学仪器是有益的。例如,通过对鸽眼的研究,发现鸽眼的视网膜上分布有6种视神经节细胞,分别抽取输入到视网膜中图像的6种特征,即:亮度、凸边、垂直边、边缘、方向运动和水平边等。此外,还发现有6种与之相应的检测器,检测器把抽取的信号同时送入脑中的视觉中枢,其中方向运动检测器只下面为什么会痒能对自上而下的运动物体产生反应,而水平边检测器只对横过感受域向上和向下的水平边运动产生反应。人们根据鸽眼的方向运动和水平边检测器,设计了电子鸽眼模型,它对一定方向运动物体的边缘产生反应,而对相反方向运动的物体没有反应。用电子鸽眼装备雷达进行监测,当飞机或导弹等飞行物飞入国境时,监测系统立即会发出警报,而对出镜的飞行物体则没有反应。

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