Question

【題目】閱讀短文，回答問題

超聲波指紋識(shí)別

自從手機(jī)上使用指紋識(shí)別以來，指紋識(shí)別技術(shù)已經(jīng)成為智能手機(jī)上的標(biāo)配，最近科學(xué)家又開發(fā)了一種新的指紋識(shí)別技術(shù)——超聲波指紋識(shí)別。

超聲波指紋識(shí)別原理是利用超聲波具有穿透材料的能力，且隨材料的不同產(chǎn)生大小不同的回波（超聲波到達(dá)不同材質(zhì)表面時(shí)，被吸收、穿透與反射的程度不同）。因此，利用皮膚與空氣對(duì)于聲波阻抗的差異，就可以區(qū)分指紋波峰和波谷所在的位置。其工作過程就和用聲納探測(cè)海底深度類似，是靠特定頻率的信號(hào)反射來探知指紋的紋路和表面皮膚的深淺并據(jù)此繪制出指紋的“高低起伏”特征進(jìn)行識(shí)別。超聲波指紋識(shí)別技術(shù)所使用的超聲波頻率10Hz- 103Hz，能量被控制在對(duì)人體無損的程度。

以前的指紋識(shí)別技術(shù)是2D圖像，而超聲波掃描可以對(duì)指紋進(jìn)行更深入的分析采樣，甚至能滲透到皮膚表面之下識(shí)別出指紋獨(dú)特的3D特征。因此僅憑一張指紋的平面圖是無法蒙混過關(guān)的，安全系數(shù)大大增加。

(1)頻率高于________Hz的聲音叫作超聲波，已知超聲波海水中傳播速度約為1500m/s，向海底垂直發(fā)射超聲波，若4s后收到回聲信號(hào)，則海底深度為________m。

(2)超聲波指紋識(shí)別是通過聲波獲取指紋的信息，以下各項(xiàng)應(yīng)用中與此類似的是________。

A.超聲波體外碎石

B.醫(yī)生用B超診斷病情

C.超聲波加濕器對(duì)空氣加濕

D.超聲波清洗眼鏡片

(3)放大手指局部，表面是凹凸不平的。下面是超聲指紋識(shí)別系統(tǒng)，在發(fā)出超聲波遇到手指上A、B、C、D、 E五個(gè)位置，測(cè)得回收信號(hào)的時(shí)間分別為0.30ms、0.36ms、 0.30ms、0.36ms、0.26ms。 根據(jù)時(shí)間，求出手指與手機(jī)平面的距離，就可以繪出指紋的大致形狀，則該處指紋的大致形狀如圖2中的______ （1ms=0.001s）

Answer 1

【答案】20000； 3000； B； A

【解析】

(1)[1]超聲波是指頻率高于20000Hz的聲音。

[2]超聲波海水中傳播速度約為1500m/s，聲波到達(dá)水底所用時(shí)間

t==2s

所以海底深度

s=vt= 1500m/s ×2s= 3000m

(2)[3]人們利用超聲波可以傳遞信息和能量，超聲波能夠識(shí)別指紋是利用了超聲波可以傳遞信息，醫(yī)生用B超診斷病情也是利用聲音可以傳遞信息，而超聲波體外碎石、超聲波加濕器對(duì)空氣加濕、超聲波清洗眼鏡片都是利用聲音可以傳遞能量；

故選B。

(3)[4]由題意知道，發(fā)出的超聲波遇到手指上A、B、C、D和 E五個(gè)位置，測(cè)得回收信號(hào)的時(shí)間分別為0.30ms、0.36ms、 0.30ms、 0.36ms、 0.26ms，根據(jù)s=vt知道，速度-定時(shí)，時(shí)間越長(zhǎng)通過的路程越遠(yuǎn)，因?yàn)?/span>36ms>0.30ms>0.26ms，所以sB=sD>sA =sc>sE，即B、 D到手機(jī)的距離是相同的（最遠(yuǎn)），而離手機(jī)最近的是E，A、C在中間且相等，所以，對(duì)照?qǐng)D片可知，則該處指紋的大致形狀如圖中的A。