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超声波指纹识别

目前超声波指纹识别已被广泛用于手机加密。 超声波指纹识别原理是利用超声波具有穿透材料的能力，且随材料的不同产生大小不同的回波(超声波到达不同材质表面时，被吸收、穿透与反射的程度不同)。因此，利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异，就可以区分指纹波峰和波谷所在的位置。其工作过程就和用声呐探测海底深度类似，是靠特定频率的信号反射来探知指纹的纹路和表面皮肤的深浅，并据此绘制出指纹的“高低起伏”特征进行识别，仅凭一张指纹的平面图是无法蒙混过关的，安全系数大大增加。超声波指纹识别技术所使用的超声波频率为10⁵Hz—10⁹Hz，能量被控制在对人体无害的程度。

(1)频率高于___Hz的声音叫作超声波，已知超声波在海水中传播速度约为 1500m/s，向海底垂直发射超声波，若4s后收到回声信号，则海底深度为___m。

(2)超声波指纹识别是通过声波获取指纹的信息，以下各项应用中与此不同的是（___________）

A．科技工作者利用声呐探测海底深度    B．技工利用超声波给金属工件探伤

C．医生利用超声波除去人体内的结石    D．渔民利用声呐探测大海鱼群

(3)放大手指局部，表面是凹凸不平的。下面是超声指纹识别系统在发出超声波遇到手指上 A、B、C、D、E五个位置后，测得回收信号的时间分别为0.30ms、0.36ms、0.30ms、0.36ms、0.26ms。根据时间，求出手指与手机平面的距离，就可以绘出指纹的大致形状，则该处指纹的大致形状如下图中的____(选填正确选项的序号)。(1ms=0.001s)

A.        B.

C.           D.

Answer

20000 3000 C A

【解析】

(1)[1]超声波是指频率高于20000Hz的声音；

[2]声波到达水底所用时间

t==2s，

海底深度

s=vt=1500m/s×2s=3000m；

(2)[3]人们利用超声波可以传递信息和能量，超声波能够识别指纹是利用了超声波可以传递信息，

A．科技工作者利用声呐探测海底深度，利用声音可以传递信息，不符合题意；

B．技工利用超声波给金属工件探伤，利用声音可以传递信息，不符合题意；

C．医生利用超声波除去人体内的结石，利用声音可以传递能量，符合题意；

D．渔民利用声呐探测大海鱼群，利用声音可以传递信息，不符合题意；

(3)[4]由题意可知，发出的超声波遇到手指上A、B、C、D、E五个位置，测得回收信号的时间分别为0.30ms、0.36ms、0.30ms、0.36ms、0.26ms，根据s=vt可知，速度一定时，时间越长通过的路程越远，因为0.36ms＞0.30ms＞0.26ms，所以sB=sD＞sA=sC＞sE，即B、D到手机的距离是相同的（最远），而离手机最近的是E，A、C在中间且相等，因此，对照图片可知，则该处指纹的大致形状如图中的A。