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以往昆虫鸣声信号是记录在磁带上,分析时通过回放磁带的录音,在示波器、频谱仪或声谱仪等声学仪器上进行信号分析,结果磁带的多次回放常会引起信号的失真,并难以对信号作进一步的编辑处理;分析仪器不但价格昂贵、体积较大,而且很难实现昆虫声行为观察与信号分析同步,更不适合野外工作。本文针对上述问题,利用现代计算机技术和信号分析手段,建立了一套多功能昆虫鸣声信号采集与分析系统(data acquisition and analysis system of insect acoustic signal,简称DAASIAS),并将该套系统首先用于褐飞虱(Nilaparvata lugens)鸣声信号的研究。主要研究内容和结果如下: 1、研制一套多功能昆虫鸣声信号采集与分析系统(DAASIAS) 利用硬件设备计算机、数据采集卡、传声器和计算机语言Visual C++、MATLAB研制了一套多功能昆虫鸣声信号采集与分析系统(DAASIAS),该套系统改变了传统利用磁带录音机录音的落后状况,集信号记录、分析、重放等多功能于一机,界面友好、操作简单、功能齐全。DAASIAS提供了8个昆虫鸣声采集通道,可同时采集,采样频率范围0~330kHz,并使用波形文件格式wav保存信号;DAASIAS可以对信号进行任意剪切、复制、粘贴和反转、拉伸、压缩等;可以对信号进行时域、频谱和声谱分析等;可以对波形进行相似性比较、波形相加、减、乘以及人工模拟信号等;DAASIAS不但提供了滤波分析、现代谱分析等分析工具,还实现了昆虫声行为观察与信号分析同步,无论是信号采集还是回放生测实验,研究人员均可以一边观察昆虫的行为学反应,一边分析昆虫鸣声信号的波形动态图。 2、褐飞虱声通讯研究 (1) 褐飞虱声行为 利用DAASIAS对褐飞虱雌、雄虫回放它们的求偶鸣声和雄虫第二种鸣声,观察它们的声行为反应,结果表明:雌虫求偶鸣声能刺激雄虫发出求偶应答声,雄虫以此定向,并积极搜寻和欲行交配;雄虫求偶鸣声不但能引起雌虫性兴奋,刺激其发出求偶应答声并欲行交配,而且能激起雄虫发出求偶声,引起同性之间的竞争;雄虫第二种鸣声不但能引起雌虫性兴奋,刺激其发出求偶鸣声,而且能刺激雄虫发出求偶鸣声,引起雄虫骚动和同性之间的竞争;发出第二种鸣声的雄虫具有竞争优势;多个雄虫聚集在一起常发出第二种鸣声。(2)褐飞虱呜声信号特征分析 利用DAASIAS对褐飞虱鸣声信号进行特征分析,结果表明:雌虫求偶呜声山一连串规则的连续脉冲组成;雄虫求偶鸣声较复杂,由一声声相似的音节组成的,并有两种形式,但它们仅在时域特性上有区别,而频域特性没有明显差异;雄虫第二种呜声与其求偶鸣声有很大差异,且频谱范围较宽,但音节频率较稳定。 时域特征分析知,褐飞虱雌、雄虫求偶呜声信号的时域特性个体间差异较大,个体内不同次呜叫也有差异,但小于个体间的差异。频域特征分析知,褐飞虱雌虫求偶呜声信号的频域特性较稳定,个体内比个体间差异小;雄虫求偶呜声信号s、e片段频谱范围较宽,但主振频率比较接近,差异不显著;m片段频带较窄,主振频率 MVF略小于 s、e片段,变异较小;m片段脉冲重复频率 PRF为幻.gHz,在整个片段上PRF呈下降趋势,平均下降幅度为4刀HZ。 门)褐飞虱求偶鸣声中的敏感声学片段和敏感声学因于 利用DAASIAS对褐飞虱雌、雄虫分别口放异性求偶信号及其片段组合,结果表明:雄虫求偶呜声信号m片段是雌虫的敏感声学片段,雌虫求偶呜声即是雄虫的敏感声学片段。雌虫对敏感声学片段 m的 1/2就有较高的应答比例,雄虫对长度为 3 S的雌虫求偶鸣声应答比例为 100%,由此表明褐飞虱雌、雄虫识别异性并不是通过时域特性来识别异性的,即不需要很长时间的异性呜声刺激,当它们一‘听到’异性求偶鸣声时,就能在较短时间内作出较准确的判断,月-随着异性求偶鸣声刺激的时间越长,判断的准确率越高,越加兴奋。 利用DAASIAS对褐飞虱雌、雄虫分别回放不同脉冲重复频率PRF和主振频率MVF组合的人工模拟信号,根据对信号敏感的试虫比例,筛选出褐飞虱雌。雄虫求偶呜声信号的敏感声学因子是脉冲重复频率。雄虫敏感的PRF范围在22HZ左右,雌虫敏感的PAf范围为70~90HZ,这与实际的雌、雄虫求偶鸣声的PM变化范围是一致的;雌、雄虫能对MVF变化范围较大的信号敏感,雄虫敏感的MVF范围为100~300HZ,与雌虫求偶呜声的MVF变化范围是一致的,而雌虫敏感的 MVF范围为 200~1700 HZ,要比实际的雄虫求偶鸣声的 MVF变化范围大的多。