郭敏[1]2003年在《声信号在准多孔介质中的传播及害虫弱声信号特征分析》文中研究表明储粮害虫声测报技术是近年来生物声学学科中一个新的研究领域。与传统的储粮害虫检测方法相比，害虫的声测报技术作为一种快速、实用的新方法，正日益受到重视。在国外，通过监测储粮害虫声信号能够实现对储粮害虫侵害程度的量化，但在害虫声信号识别害虫种类方面的工作却鲜有报道。在国内，这一领域的研究基本处于空白。为了深入研究和有效监测粮堆内部深层害虫发出声信号的传播特性，本文首次采用驻波管法，对声信号在不同种类、不同厚度粮食中传播特性进行了检测和分析，并且进一步推广、发展了多孔介质中声传播理论，建立了粮食中声波传播模型。在声信号识别害虫种类方面进行了探索性的研究，对五种主要储粮害虫弱声信号(爬行声信号)进行了特征分析及识别，这一研究内容为有针对性地采取灭虫措施提供了依据，有利于及早确定防治对策，降低储粮损失。 为了有效地研究储粮害虫所产生声信号在各种粮食中的传播特性，本文采用驻波管法，对十一种不同种类粮食在不同堆积厚度情况下的吸声性能进行了实验研究，粮食吸声特性与其颗粒的大小、形状、排列方式及粮食堆积厚度等有关，存在一定的规律，得出如下结论：同一厚度下，颗粒大的粮食较颗粒小的吸声性能差，颗粒由大到小，吸声系数峰值频率向低频方向移动；球形颗粒粮食较长形颗粒吸声性能差。粮食厚度也是影响其吸声性能的一个重要因素，粮食厚度增加，吸收频带加宽，低频吸声系数增大，最大吸收峰个数增加，并向低频方向移动。大颗粒粮食的平均吸声系数普遍较小颗粒的平均吸声系数小，颗粒大的随厚度继续增厚，平均吸声系数增加的趋势却很弱，而颗粒小的随厚度增厚，其平均吸声系数一直呈增大的趋势。粮食吸声性能与其颗粒形状、大小有关，而受粮食品种影响甚微。 本文提出了粮食的吸声机理模型：当声波入射到粮堆表面时，认为主要由两种机理引起声波的衰减：一种是多孔性吸声机理。首次建立了准多孔介质的概念，可将堆积的粮食看作准多孔介质(颗粒介质)，透入粮食内部的声波在孔隙中传播时，由于粘滞性和导热性的效应，把声能逐渐变成热能耗散。另一种吸声机理来自亥姆霍兹共振腔。一定厚度的粮食可看作是一种组合式共振吸声结构，每层认为由许多个单独亥姆霍兹共振腔并联而成，而层与层的共振腔为串联关系，表现为共振性吸收，出现了共振吸收峰。因而，粮食吸声性能介于多孔介质和共振吸声结构之间，是在上述两种机理的共同作用下，实现对声波的吸收。 本文以广义出叭理论为基础，对Bi叶理论中忽略双相介质间热效应的问题进行了修改，将Johnson的多孔介质中声传播模型进行了推广改进，将其用于准多孔介质中，建立了粮食颗粒中声波传播理论模型，利用这一模型对粮食吸声系数的理论计算值与驻波管法测得实验值吻合较好。 考虑准多孔介质声传播中存在空气与颗粒间的粘滞力和惯性力，推导出准多孔介质中孔隙动态曲折度函数表达式。进一步考虑准多孔介质声传播中同时还存在空气与颗粒间的热效应，推导出准多孔介质中空气动态压缩率函数表达式。给出了准多孔介质中吸声系数的理论计算公式，它是动态曲折度和动态压缩率的函数。 利用准多孔介质中声传播模型，计算了堆积一定厚度的黄豆的吸声系数理论值。将粮食中孔隙看作既有圆柱形又有狭缝状是本文建立的一个新模型，这一模型与实际符合较好。 本文研究分析了五种主要储粮害虫弱声信号。害虫声信号采集系统由日本产TEAC＊；四通道录音机（数字记录仪）记录害虫爬行声信号，数字示波器将声信号转变为数字信号送计算机存储，由MATLAB软件对数据文件进行信号处理，包括信号的再现、放大、滤波、小波去噪、功率谱分析等工作。 由五种害虫时域信号可见，信号间差异比较明显，杂拟谷盗爬行声脉冲最密集，赤拟谷盗次之，谷羹最次，这可能与害虫爬行时速度快慢有关，锯谷盗和长头谷盗是两种体积较小、爬行较快的害虫，其爬行声信号较难采集，但从去噪后的时域图中仍然可见到保留下来的信号成分，由于两者爬行较快，信号都表现得较为杂乱、无规律。五种害虫声信号功率谱幅值（能量）也明显不同，幅值由大到小依次为赤拟谷盗、杂拟谷盗、谷蠢、锯谷盗、长头谷盗。认为害虫爬行声能量与其体重成正比，体重大的害虫具有较大的振动能量。五种害虫声信号的峰值频率和主要频域范围也存在差异。五种害虫时域及频域信号的差异是害虫种类差异的表现。
卜宇飞[2]2016年在《侦听技术监测林木蛀干害虫研究》文中指出林木蛀干害虫生活隐蔽、危害严重,在林木受害的早期很难对其发生情况进行准确测报。侦听技术简便高效,对林木破坏极小,作为一种新兴的方法十分适用于林木蛀干害虫早期的监测。本研究拟自主构建一套林木蛀干害虫侦听系统,选取几种普遍发生、危害较大、具有代表性的害虫进行试验,探索监测害虫的最佳侦听条件,并初步明确害虫的声行为和几种害虫的声音特征,主要结果如下：1、自主构建的林木蛀干害虫侦听系统包括了采集系统和分析系统两部分,可应用于判别虫害的发生情况和分析害虫的声音特征。针对噪音对害虫弱声信号的干扰,主要通过减少噪音的混入和去除已有的噪音两种方法进行降噪。2、比较了AED-2010L在不同条件下侦听效果的差异,虫数、位置、温度、时刻、月份和寄主都会影响对供试害虫的测定结果,针对不同的害虫,选择适宜的条件进行侦听,可以提高测报的有效性和准确性。试验探索了提高侦听效率的方法,当侦听效果不明显时,对寄主进行简单的敲击处理,测定数值会有一定程度的提升。在野外试验中,选取了垂柳Salix babylonica L.、苦楝Melia azedarach L.、木麻黄Casuarina equisetifolia L.叁个树种进行侦听,测定结果基本与害虫在当地发生的情况相符。3、将光肩星天牛Anoplophora glabripennis (Motschulsky)幼虫和星天牛A.chinensis (Forster)幼虫的声行为主要分为取食、爬行、清理蛀道和自卫四类,取食声占比最高,可达34%。四类声行为在时域图和频谱图表现出了不同的特征。此外,对声行为进行时域和频域的定量分析,发现脉冲持续时间和脉冲主频均体现出较大差异。其中,取食声脉冲持续时间短,分别为25.96ms和24.28ms,主频最高,超过7.00KHz。试验发现取食声具有脉冲时间短、振幅大且频率高的特点,在实际侦听时可以与其他声音较快地区别出来。4、利用侦听系统采集并分析了云杉大墨天牛Monochamus urussovi Fisher幼虫、双条杉天牛Semanotus bifasciatus Motschulsky幼虫、柏肤小蠹Phloeosinus aubei Perris成虫、褐梗天牛Arhopalus rusticus L幼虫、光肩星天牛幼虫、星天牛幼虫、黄斑星天牛A.nobilis Ganglbauer幼虫等7种常见的林木蛀干害虫的声音。7种害虫的取食声均由离散的声脉冲组成,单个声脉冲时域图的波形前大后小,快速出现一个最大振幅,波形变化不规则。频域图则呈锯齿状,均有一个主峰频率。声脉冲持续时间低于50.00ms,主频低于8.00KHz,脉冲间隔时间未发现明显规律。时频数值经聚类分析后,同属害虫间相似性高,相同寄主的害虫也表现出一定相关性。
参考文献：
[1]. 声信号在准多孔介质中的传播及害虫弱声信号特征分析[D]. 郭敏. 陕西师范大学. 2003
[2]. 侦听技术监测林木蛀干害虫研究[D]. 卜宇飞. 北京林业大学. 2016