В настоящее время на рынке можно найти массу ультразвуковых приборов. Первый ультразвуковой свисток был придуман в 1876 году английским исследователем Френсисом Гальтоном. Интересуясь вопросами поведения человека и животных, он вплотную заинтересовался вопросами одомашнивания диких зверей и проблемами дрессировки.

Для своих психометрических опытов им был изобретен свисток, который получил его имя. Он был настолько прост и эффективен, что позже применялся даже для генерации инфразвука.

Неслышимый человеком диапазон частот

Фрэнсис Гальтон проводил массу экспериментов по проверке диапазона частот, к которым чувствительно ухо домашних животных, таких как собака или кошка. Благодаря этим экспериментам родился «тихий свисток», звуки которого не могло уловить человеческое ухо, верхний диапазон слышимости которого слуховым аппаратом ребенка не превышает обычно 20 кГц, позже снижается до 15-17 кГц, а к старости может оказаться еще ниже, но может колебаться еще в зависимости от наследственности и некоторых других факторов. Тогда как опыты показали, что у собак этот предел около 38-45 кГц, у кошек до 64 кГц, у обычных мышей около 91 кГц, у летучих — 110 кГц, а у дельфинов и вовсе 150 кГц, что является рекордом.

Принято считать, что у кошек такой достаточно высокий порог слуха в ультразвуке связан с необходимостью охотиться на грызунов, поэтому в результате естественного отбора выжили именно те, у кого порог был выше. У собак такой порог ниже, так как был меньше связан с вопросами выживания.

Разумеется, любое изобретение должно было нести практический смысл и пусть даже более низкий порог слышимости у собак был использован для самых разных целей: при дрессировке, чтобы не беспокоить окружающих; уметь незаметно подать команду своему питомцу; отпугнуть назойливую стаю бездомных собак.

Самый первый прибор мог генерировать колебания с фиксированной амплитудой, которая не превышала 40 кГц. Некоторые свистки более поздних модификаций имеют регулировки, устанавливающие частоты, например, ползунок. Человек может воспринимать звучание такого устройства, как тихий шипящий звук или звон на грани слышимости.

Принцип действия свистка Гальтона

Как и любой другой свисток, он основан на прохождении воздушного потока. Через специальный мундштук воздух попадает на щель с цилиндрическим лезвием, что вызывает определенные колебания воздуха. Регулировать можно объем воздуха внутри лезвия за счет внутреннего барабана и величину зазора на выходе.

Интересно, что Гальтон тестировал слух животных при разработке своего прибора в зоопарке: подходил к вольеру, на длинной палке протягивал свисток поближе к жильцу клетки и после свиста наблюдал реакцию. Также проверку прошли все окрестные собаки, что позволило выявить более высокую чувствительность мелких особей по сравнению с крупными экземплярами. В дальнейшем свистки Гальтона проверяли на рептилиях, насекомых, ежах, летучих мышах и крысах.

Для большей точности и использования в различных психологических опытах прибор множество раз модифицировали, совмещали с акустическими устройствами, в частности, камертонами, воздуходувками для стабильного потока воздуха, диафрагмами для снижения силы звукового удара и прочими. Этот прибор внес существенный вклад в исследования слуха и продолжает использоваться в наши дни, к примеру, для незаметной подачи сигналов животным в цирке.

Примечательные факты про прибор и его изобретателя

Френсис Гальтон или правильнее Голтон отличался гениальностью с детства: в год выучил все буквы, читать начал в 2,5 года, писать еще полгода спустя. Его двоюродным братом был знаменитый Чарльз Дарвин. Помимо первого прибора, излучающего ультразвук, у него еще не мало иных открытий и изобретений: феномен антициклона, создание метеорологических карт, методы психологических исследований и множество других.

Ему же принадлежат исследования в области статистики. В результате уж точно не менее, а возможно даже более известным устройством, придуманным этим ученым, стала доска Гальтона, которая на практике демонстрирует теорию вероятностей, а сейчас часто используется для красивых «фокусов» и забавных игрушек.

Доска представляет собой вертикальную плоскость, вверху которой воронка для шариков, внутри равномерно распределены горизонтальные столбики в форме правильных шестигранников, между ними находятся ходы, причем призмы расположены так, что каждый шарик, ударившись о ребро, уходит в вертикальный ход между шестиугольников. Падающие сверху шарики с равной вероятностью могут уходить направо или налево. С помощью такой доски легко можно продемонстрировать тему нормального распределения.