Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2004 № 11

А. ИЛЬИН

Рисунки автора

Ультразвуковой свисток охотники-браконьеры изобрели сотни лет назад, но объяснить, почему его слышат собаки, но не слышат егеря, смогли гораздо позже. Лишь в XVII веке установили, что звук — это колебания воздуха. В XIX веке появились приборы, измеряющие частоту звуковых колебаний.

Английский ученый Френсис Гальтон в 1883 г. создал прибор, создающий звук точно заданной частоты (рис. 1), по конструкции напоминающий свисток.

Ф. Гальтон

С его помощью удалось выяснить, что ухо большинства людей слышит звуки частотой не более 20 000 Гц. Звуки же более высоких частот стали называть ультразвуками. Их слышат, например, кошки, собаки и лошади. Они воспринимают звуки с частотой 20–30 тыс. Гц, но все рекорды бьют летучие мыши. Для них и 70 тыс. Гц не предел.

Рис. 1. Свисток Гальтонаи его устройство

Сегодня браконьерам ультразвуковые свистки не нужны. Но они все же находят применение. В начале прошлого века известный дрессировщик М.А.Дуров показал в Москве на арене цирка лошадь, умевшую складывать и умножать целые числа и даже извлекать корни. Ответ она подавала ударом копыта. Более того, дрессировщика сажали за ширму, давали примеры в письменной форме, а лошадь воспринимала их телепатически и давала правильный ответ. Москва была потрясена.

Немного позабавившись, М.А.Дуров открыл свои секрет. В кармане артиста находилась резиновая груша со свистком Гальтона. Незаметно нажимая ее, маэстро подавал лошади сигнал, который не слышал никто, кроме нее. А она, знай свое дело, при этом постукивала копытом, что зрители принимали за цифровой код…

В годы Второй мировой войны японцы нашли свистку Гальтона более серьезное применение. В ходе войны на Тихом океане американцы не раз брали в плен небольшие японские суда. Команда сдавалась, оставляя целехоньким все самое главное: оружие, провиант, двигатели. Но раз за разом на капитанском мостике находили обломки какого-то прибора, состоявшего из жестяного рупора и трубок.

Американские разведчики, внимание которых давно привлекало умение японских судов согласованно действовать, не прибегая к каким-либо известным средствам связи, собрав воедино обломки разбитого на разных судах прибора, выяснили, что перед ними принципиально новое средство связи. В основе его был мощный ультразвуковой свисток, работавший на сжатом воздухе судового компрессора. При помощи специального устройства ультразвука изменялся в такт со звуковыми колебаниями голос капитана. Промодулированный ультразвук при помощи рупора направлялся адресату.

Принятый сигнал обрабатывали, вычитая несущую частоту, и становился слышен человеческий голос. Дальность действия такой системы связи достигала нескольких километров.

Но поговорим о конструкциях свистков. Начнем с самого простого (рис. 2).

Рис. 2. Судейский спортивный свисток.

Возьмите две полоски жести. Одну из них согните, как показано на рисунке, зигзагом, а другую — скобочкой и спаяйте между собой. Если зажать боковые отверстия изделия между большим и указательным пальцами и подуть в трубочку, может получиться свист. Если свисток молчит, придется заняться регулировкой. Она заключается в том, чтобы найти правильное положение относительно плоской трубочки конца цилиндрической части свистка.

Чистый и громкий свист получается, когда струя воздуха входит в цилиндрическую часть, делает по ней оборот и отклоняет вверх поток воздуха, выходящий из трубки. Течение в цилиндрической части прекращается, но через мгновение преграда исчезает; новая порция воздуха входит в цилиндрическую часть, делает по ней оборот, и все повторяется. В результате из щели свистка выходит поток воздуха, прерывающийся с большой частотой. Он и порождает звук.

После первого удачного опыта сделайте несколько свистков с цилиндрической частью разного диаметра от 5 до 20 мм. Чем меньше диаметр цилиндрической части, тем выше частота звука. Свисток диаметром менее 5 мм уже может давать ультразвук. Только вы его не услышите, поэтому налаживать такой свисток придется с осциллографом и микрофоном. Ультразвук вы увидите на экране в виде отрезка синусоиды. Регулировка свистка производится до получения максимальной ее амплитуды. Ну, а если нет осциллографа, постарайтесь найти общий язык с кошкой или собакой…