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超声波指纹识别

自从手机上使用指纹识别以来，指纹识别技术已经成为智能手机上的标配，最近科学家又开发了一种新的指纹识别技术——超声波指纹识别。

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纳探测海底深度类似，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。超声波指纹识别技术所使用的超声波频率10Hz- 103Hz，能量被控制在对人体无损的程度。

以前的指纹识别技术是2D图像，而超声波扫描可以对指纹进行更深入的分析采样，甚至能渗透到皮肤表面之下识别出指纹独特的3D特征。因此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。

(1)频率高于________Hz的声音叫作超声波，已知超声波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类似的是________。

A.超声波体外碎石

B.医生用B超诊断病情

C.超声波加湿器对空气加湿

D.超声波清洗眼镜片

(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，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图2中的______ （1ms=0.001s）

Answer

20000； 3000； B； A

【解析】

(1)[1]超声波是指频率高于20000Hz的声音。

[2]超声波海水中传播速度约为1500m/s，声波到达水底所用时间

t==2s

所以海底深度

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，医生用B超诊断病情也是利用声音可以传递信息，而超声波体外碎石、超声波加湿器对空气加湿、超声波清洗眼镜片都是利用声音可以传递能量；

故选B。

(3)[4]由题意知道，发出的超声波遇到手指上A、B、C、D和 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知道，速度-定时，时间越长通过的路程越远，因为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，所以，对照图片可知，则该处指纹的大致形状如图中的A。