Echolocatie toegepast bij blinden

Phromraksa Max
Koninklijk Atheneum Berchem, 6a
Mentor: Brost N.
2011- 2012

Voorwoord

Ik heb lang gezocht naar een onderwerp voor mijn OC dat in mijn interessegebied lag. Mijn voorkeur ging uit naar een thema uit de fysica rond golven en trillingen. Ik dacht eerst aan echolocatie bij vleermuizen, maar hier was enkele jaren geleden reeds een OC rond gemaakt, dus raadde mevr. Brost me aan dit thema verder uit te werken. Ik ben me dan gaan verdiepen in het toepassen van deze soort echolocatie in ons dagelijks leven en stelde me de vraag of echolocatie door middel van geluid ook gebruikt kan worden door blinden of slechtzienden. Ik ben tijdens mijn zoektocht een voorbeeld tegengekomen van de Amerikaan “Daniel Kish” die met zijn tong tegen zijn gehemelte kan klikken en zo, afhankelijk van hoe hij het teruggekaatst geluid waarneemt, weet waar de objecten rondom hem zich bevinden.

Ik heb dus voor ‘echolocatie toegepast op blinden en slechtzienden’ gekozen als mijn onderwerp omdat het me erg interesseert hoe mensen die problemen hebben met een zintuig, dit “tekort” kunnen compenseren met andere zintuigen. Ook wil ik weten of deze methode van echolocatie door “niet- blinde” personen kan worden toegepast. Het fascineert me ook hoe mensen oplossingen vinden voor technologische, motorische, … oplossingen adapteert van andere organismen. De walvissen, dolfijnen en vleermuizen gebruiken deze techniek (echolocatie) al eeuwen en nu proberen wij dit te adapteren om onze technologie te verbeteren en ons leven gemakkelijker te maken.

Ik wil Susanna Van Den Kieboom, Nancy Brost en de personen die me hielpen met mijn proef graag bedanken voor de hulp die ze mij hebben geboden tijdens het maken van mijn eindwerk. Ook wil ik Kim Bols danken voor het toestaan dat ik haar website gebruik als informatiebron.

Inleiding

In mijn OC zal ik enerzijds het aspect waarbij mensen met een defect ter hoogte van een zintuiglijke waarneming, meer concreet het zien, dit leren te compenseren met hun andere zintuigen, vertrekkende van de case “Daniel Kish”. Anderzijds wil ik voor mijn experimenteel deel ook te weten komen of de echolocatie met behulp van geluid ook bij mensen kan toegepast worden.

Hierbij denk ik vb. aan nachtpatrouilles van militairen, “robots” om slachtoffers van rampen op te sporen…

Hierbij stel ik me de volgende vragen: Kan echolocatie toegepast worden bij blinden? Kan echolocatie ook toegepast worden bij niet- visueel gehandicapten? (vb. Militairen op een nachtmissie) Kan deze techniek ook toegepast worden op drukke plaatsen met veel lawaai? Is er apparatuur voor deze techniek beter waar te nemen?

Onderzoeksvraag

Kan men echolocatie toepassen op de mens? Zo ja, hoe kan dit blinden en slechtzienden helpen om een beter beeld te krijgen van zijn/haar omgeving?

Wat is echolocatie?

Echolocatie is het gebruik van terugkaatsing van geluidsgolven om zich te oriënteren.

Echo’s ontstaan door terugkaatsing van geluidsgolven indien er voldoende afstand is tussen bron en hindernis. De terugkaatsing van het geluid werkt net als de terugkaatsing van het licht. De terugkaatsingshoek is gelijk aan de invalshoek (zie afbeelding 1). Als er niet voldoende afstand is tussen bron en hindernis, overlapt het teruggekaatst geluid met het rechtstreeks waargenomen geluid, dit noemt men dan nagalm.

Geluidsgolven verplaatsen zich aan 343 m/s in lucht, onder normale omstandigheden.

Geluidsgolven worden beschreven aan de hand van volgende grootheden: periode, frequentie en golflengte. Een periode (T) is de duur van één cyclus van de periodieke beweging van de trilling. De frequentie (f) is het aantal cycli per eenheid van tijd: f= 1/T. De golflengte (?) is de afstand die een storing aflegt in één periode T.

Geluidsgolven verplaatsen zich aan een constante snelheid. Je kan deze berekenen met formule 1. v = ?.f = ?/T (v zijnde snelheid) formule 1

 

Echolocatie in het dierenrijk

Het bekendste voorbeeld van echolocatiegebruiker is de vleermuis. Vleermuizen zenden een kort geluid uit met een bepaalde (hoge) frequentie (ongeveer 100 kHz) en horen dan aan het verschil van het tijdsinterval tussen de trillingen hoe ver ze van bepaalde objecten of hindernissen verwijdert zijn. (Afbeelding 2) Als een vleermuis zijn prooi ontdekt, gaat hij steeds sneller na elkaar schreeuwen. Hoe sneller hij geluiden uitzendt, hoe meer echo’s er terug komen. Daarmee kan hij nauwkeurig vaststellen waar het insect zich bevindt. Vlak voordat hij zijn prooi grijpt, schreeuwt hij wel 200 maal per seconde.

Ook dolfijnen en walvissen gebruiken echolocatie om zich te oriënteren, al gebeurt dit op een heel andere frequentie (50 kHz of hoger) aangezien dit onder water gebeurt. (De menselijke stem heeft een frequentie tussen 500Hz en 2000Hz, een veel lagere dan die van echolocatie gebruikende dieren)

 

In de technologie

Een vorm van echolocatie die reeds beter bekend is bij de meeste mensen is Sonar (SOund NAvigation and Ranging). Dit is de techniek waarbij geluid gebruikt wordt om (onder water) te navigeren (vb. Duikboot).

De geluidsgolven verplaatsen zich aan een snelheid van 1400m/s onder water.

Er zijn twee soorten Sonar, actieve en passieve. De actieve Sonar zendt eerst een golf van trillingen (onder 4kHz) uit en registreert dan de echo’s om zich zo te navigeren. De passieve Sonar ontvangt enkel, deze wordt gebruikt bij bv militaire toepassingen om het luchtruim te controleren op spionage technologie.

Afbeelding 3: SoNaR onder water

Blinden en slechtzienden

Mensen bezitten zelf niet het vermogen om, zoals de vleermuizen, een korte gil (geluidsgolf met hoge frequentie) te geven, maar dit wil niet zeggen dat het onmogelijk is om een andere manier te vinden om een geluid te produceren dat dezelfde functie heeft.

De Amerikaan Daniel Kish heeft een manier gevonden. Hij klikt met zijn tong tegen zijn gehemelte, het klikgeluid kaatst af van de hindernissen die het tegenkomt (muur, lantaarn, auto, …). Aan de frequentie van het terugkerend signaal kan hij inschatten hoever bepaalde objecten zich van hem bevinden. Aangezien de invalshoek van de geluidsgolven gelijk is aan de terugkaatstingshoek kan hij inschatten waar deze objecten zich bevinden.

Met echo’s kan bv. een vleermuis bijna even veel observeren als een ziende. Met een geoefend oor kan je de verschillende echo’s uit elkaar houden en zo voorwerpen identificeren. Lange, dunne voorwerpen worden meestal aangezien als een paal, als deze bovenop nog een breed deel hebben, wordt het geïdentificeerd als boom. Om waar te nemen of een voorwerp beweegt of stilstaat, kan men luisteren naar het tijdsverschil van de terugkerende echo in het linkeroor t.o.v. het rechteroor.

Proef

Maak geblinddoekt een goed herkenbaar, kort klikgeluid in de buurt van een muur. Luister naar de echo lokaliseer zo de muur. Doe dit opnieuw, maar met hindernissen.

Benodigdheden

– klikkertje (*)
– muur
– hindernissen (vb. doos, paal, …)
– blinddoek

(*) Een klikkertje is een klein plastieken ‘doosje’ met een aluminium plaatje dat een luid klikgeluid geeft als je het indrukt.

Hypothese

Het is mogelijk om als mens, mits enige oefening, gebruik te maken van echolocatie.

Werkwijze

Werk met minstens twee personen. De ene persoon blinddoekt de andere en geeft hem/haar een klikkertje. Desoriënteer de proefpersoon door hem/haar geblinddoekt rond te draaien en laat hem/haar klikken met de klikker. Laat de proefpersoon naar de echo van de terugkerende klik luisteren en de muur proberen te lokaliseren. Herhaal dit meerdere keren van verschillende afstanden. Eens je de afstand kan inschatten op basis van de echo, plaats dan hindernissen tussen de geblinddoekte persoon en de muur. Herhaal de proef met de hindernissen geplaatst. Schat nu in hoever je van de objecten staat. Probeer dan geblinddoekt de muur te bereiken zonder de hindernissen te raken met behulp van de klikker.

Resultaten

Oriëntatie (in °) Afwijking (in °) Geschatte afstand (in m) Afwijking (in m)
Persoon 1 15 15 10 0
Persoon 2 25 25 10 5
Persoon 3 5 5 5 10
Persoon 5 0 0 10 0
Persoon 6 90 90 15 0
Persoon 7 15 15 5 5
Persoon 8 25 25 15 5
Persoon 9 10 10 15 0
Persoon 10 0 0 5 5
Gemiddelden: 20,6 20,6 3,3
Legende: Rood: zware afwijking
Oranje: gemiddelde afwijking
Groen: lichte afwijking

Conclusie

Blinden en slechtzienden hebben het niet gemakkelijk. Ze moeten elke dag veel meer obstakels overkomen dan mensen die normaal kunnen zien. Gelukkig zijn er technieken om deze mensen te helpen, zoals echolocatie. Het is mogelijk om als mens aan echolocatie te doen, al vergt dit wel veel oefening om dit op straat of drukke plaatsen toe te passen. Door een goed herkenbaar geluid te produceren en te luisteren naar de echo van dit geluid is het mogelijk zich te oriënteren.

Nawoord

Ik ben blij dat ik dit onderwerp heb gekozen, al was het moeilijk om goede bronnen te vinden. Ik heb veel bijgeleerd en ben gefascineerd over het feit dat mensen echolocatie werkelijk kunnen toepassen. Het begin verliep wat traag, maar het vlotte beter tegen het naderen van de deadline. Ik heb gelukkig ook veel hulp gekregen van mijn mentor, Brost N., waar ik erg dankbaar voor ben.

Bronnen

BEDDEGENOODTS, M., DE CRAEMER, S., en LOGIE, C., Geluidsgolven, in: Sirius 6. Fysica voor het tweede leerjaar van de derde graad. Deel 2 trillingen en golven, Antwerpen, 2010, p. 79
http://www.rnib.org.uk/Pages/Home.aspx
https://www.kimbols.be/
http://www.worldaccessfortheblind.org/
http://www.vleermuizen.be/vliegen_en_jagen.html

Delen
Share on Facebook0Tweet about this on Twitter0Share on Google+0Share on LinkedIn0Email this to someonePrint this page

  1. Brailleschrift te ouderwets26-08-2018 07:08:16
  2. Blinden kunnen ‘zien’ met geluid08-11-2017 09:11:06
  3. Hoe kunnen blinde mensen toch ‘zien’ met klikgeluiden?20-10-2017 09:10:16
  4. Hoe blinde mensen net als vleermuizen kunnen ‘zien’ door middel van klikgeluiden06-09-2017 02:09:07
  5. Menselijke echolocatie in kaart gebracht01-09-2017 12:09:19
  6. Tongklikken in plaats van kijken31-08-2017 11:08:40
  7. Blinden leren kijken met hun tong31-07-2017 08:07:15
  8. Blinden leren zien met hun oren30-07-2017 08:07:29
  9. Video: Blinde jongeren maken in Leuven kennis met echolocatie28-07-2017 03:07:58
  10. Video: Zo kunnen blinden zien via hun oren28-07-2017 02:07:12
  11. ‘Zien’ met alleen maar geluid27-06-2017 08:06:15
  12. Hoe ik sonar gebruik om me een weg te banen door de wereld15-06-2017 07:06:00
  13. Fietsen met echolokalisatie14-06-2017 09:06:12
  14. Blinde ‘vleermuisjongen’ kan zien door echotechniek14-06-2017 09:06:50
  15. Blinde kan ‘zien’ als een vleermuis14-06-2017 05:06:44
  16. Blind fietsen14-06-2017 03:06:51
  17. Blinde kan ‘zien’ als een vleermuis22-02-2017 02:02:57
  18. Antwerps sonartoestel laat blinde jongen ‘zien’03-03-2016 07:03:09
  19. Blinde jongen vindt zijn weg door met zijn tong te klikken03-03-2016 07:03:20
  20. De blinde die Batman werd25-09-2015 08:09:03
  21. Blinde wetenschapper deelt hoe blinden de wereld zien25-09-2015 08:09:03
  22. De wereld zien in echo’s”25-09-2015 08:09:03
  23. Blinde meisjes zien zoals een vleermuis25-09-2015 08:09:03
  24. De klank van de stad maakt de ziel amoureus25-09-2015 08:09:03
  25. Blinden benutten vermoedelijk visuele hersenen voor echolokalisatie25-09-2015 08:09:03
  26. Deel van de hersenen voor ‘vleermuiszicht’ gevonden25-09-2015 08:09:03
  27. Blindelings de weg kunnen vinden25-09-2015 08:09:03
  28. Blind vertrouwen25-09-2015 08:09:03
  29. Blinde kinderen leren ‘kijken’ als vleermuizen25-09-2015 08:09:03
  30. Echolokalisatie helpt slechtzienden25-09-2015 08:09:03
  31. Blinden vinden hun weg dankzij navigatietechniek vleermuizen25-09-2015 08:09:03
  32. Blind brein kan weer ‘zien’ door echolocatie25-09-2015 08:09:03
  33. Echolocatie toegepast bij blinden25-09-2015 08:09:51
  34. Blind en toch kunnen zien: Echolokalisatie16-08-2015 07:08:30
  35. Deze blinde jongen is de echte Batman23-07-2015 03:07:20
  36. Blinde jongen ‘ziet’ dankzij vleermuistechnieken08-05-2015 09:05:53
  37. Echolocatie: Blinden leren zien met hun oren13-01-2015 09:01:12
  38. Sluitstuk – Blinden verkennen ruimtes met hun oren06-02-2014 06:02:05
  39. Kunnen we zien met onze oren?27-01-2012 04:01:17
  40. Blinden kunnen beelden horen06-06-2011 06:06:56
  41. “Ik ben niet blind, ik kan alleen niet zien”05-06-2011 01:06:20
  42. Blinde Anthony hoort de bomen komen05-06-2011 10:06:22
  43. Blinden kunnen beelden horen28-05-2011 03:05:32

Laatst bijgewerkt op 17 oktober 2017 – 20:12