马蹄蝙蝠(Rhinolophidae)和Hipposideridae是两个相关的蝙蝠家族,它们在鼻腔内发射超声波脉冲进行环境探测,并用精细的挡板形状(“鼻叶”)衍射出射波包。由美国弗吉尼亚理工大学的模拟蝙蝠声呐头的实验证明,蝙蝠鼻叶的运动会对产生的超声波的方向性有实时的影响。在观察与实验过程中经过对蝙蝠的观察发现其在发出超声波的过程中鼻叶形状会发出大小不同的形变,于是猜想鼻叶的运动会产生一定的影响。证明这一结论对未来的仿生机器人具有指导性作用,可以进一步提高仿生机器人的实用范围和使用价值。由于在脉冲发射期间鼻叶表面产生运动,建立了实验装置来表征它们几何形状中的运动分析,并结合这种运动可能对超声脉冲产生的影响。为了达到这个目标,训练 Rhinolophus ferrumequinum,Hipposideros armiger 和 Hipposideros pratti三种蝙蝠,在实验平台发出超声脉冲。至少有10个标记被放置在动物的鼻子上,用四个高速摄像机(帧频400Hz)来跟踪这些结构的动态几何形状的变化。相应的运动帧频被用来重建鼻翼地标的三维轨迹,从这些轨迹中,形状变化大小是基于脉冲期间个点之间的相对距离决定的。用十字形阵列的超声波麦克风测量发射的超声波脉冲的空间分布。通过脉冲期间的相关性和变异性测量来评估与鼻叶动作与发射的超声波的同步,来检测鼻叶运动与声音分布的动态特性。经过大量的实验数据,发现了一些蝙蝠鼻叶运动大小的分布以及蝙蝠超声波的时间特性。蝙蝠鼻叶的结构比较复杂,这也增加了我们数据收集与分析的难度,于是为了对其进行有效的认识与了解,我们初步对蝙蝠的鼻叶划分为四个部分。然后根据此四个关键部分,结合每一部分的运动尺寸和方向进行下一步分析。蝙蝠一般只有在发送超声波的过程中会有相应鼻叶运动,持续时间相对较短,由于鼻叶比较小,所以在发送脉冲中产生的形变也会比较小。在一个脉冲期间的形变是在1mm以内,通常在我们获取大量的运动实验数据后,再对其超声波进行分析,在起初的数据分析过程中,由于超声波脉冲信号包含了大量的信息,对其各个参数进行了逐步尝试,其中包括脉冲在各通道的幅值,达到最高值所对应的时间点,脉冲的形状,在不同通道之间的相互关系等等。最后发现鼻叶的运动的确对声音在空间麦克风阵列的相对强度具有影响,在蝙蝠具有鼻叶大运动和相对很小的运动产生鲜明的对比。在发出脉冲期间,超声波的主方向会发生移动,各个麦克风通道之间的相对强度也会发生相应的改变。这也是此文中的重要发现,本文会对实验的意义,实验的操作,数据的采集及分析和相应的结论进行进一步的介绍。