一种鱼类声学行为响应监测与量化的实验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种鱼类声学行为响应监测与量化的实验系统，包括：循环水槽，用于放置鱼群；

【技术实现步骤摘要】
一种鱼类声学行为响应监测与量化的实验系统


[0001]本专利技术涉及鱼类声学行为响应
，尤其涉及一种鱼类声学行为响应监测与量化的实验系统
。

技术介绍

[0002]近年来，随着人类活动的增加，近海地区的海洋声景中的人为噪声成分日益丰富，特别是与水产养殖区域的重叠，这一现象可能对鱼类造成危害
。
已报道的诸多国内外研究成果表明，人为噪声会干扰鱼类的交流
、
觅食
、
迁徙
、
内稳态和繁殖等行为，从而影响整个水生生态系统的平衡
。
尽管鱼类对声音刺激的响应在生态学
、
水产养殖
、
动物行为学等方面具有重要意义，但现有的鱼类声学行为实验系统普遍存在效率低下
、
精度不高和功能不全等问题
。
例如，现有技术在声刺激发射
、
循环水暂养系统和鱼类行为记录方面的局限性，使得实验的多样性和复杂性受到限制，同时也影响了对鱼类自然行为的真实模拟
。
因此，针对这一挑战，开发一种先进的鱼类声刺激行为实验系统显得至关重要，以提供一种集成
、
高效和准确的研究平台
。
这不仅有助于深入了解人为噪声对鱼类的具体影响，还将为生态保护和水产业的可持续发展提供关键支持，推动相关领域的进一步发展和创新
。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种鱼类声学行为响应监测与量化的实验系统，能够用于研究鱼类行为对声音刺激响应的运动学特征
。
[0004]根据本专利技术的一个方面，提供一种鱼类声学行为响应监测与量化的实验系统，包括：
[0005]循环水槽，用于放置鱼群；
[0006]3D
光学传感器，用于获取鱼群空间坐标集合；
[0007]若干第一声波发射器，用于模拟水下动态声学环境；
[0008]若干第二声波发射器，用于指向性传递声波，该指向性通过鱼群空间坐标集合进行控制
。
[0009]在上述技术方案中，鱼类接收声波之后会产生一定的应激反应，为此立项现有的
3D
光学传感器来采集鱼类的活动轨迹，基于此建立可以客观提取的运动轨迹数据
。
进一步的，水下的声学环境极为复杂，如鱼的叫声
、
水浪产生的声波
、
哺乳动物的叫声
、
水流与礁石摩擦发出的声音等等，我们无法真实的去拟合出一个水下动态声学环境，但如果不考虑嘈杂环境因素的话，最终的实验结果难以实际应用于实践中
。
但并不妨碍我们从另一个角度去看待水下嘈杂环境的问题；假设水下各种发声源之间相互独立，不存在依赖关系
(
如动物之间的声音交流等
)
，那么每个发声源发出的声波都是无指向性的声源，即以自身为原点
360
度辐射出去，而鱼恰好在声波衰减范围内接收到声波
。
那么我们可以将两者的位置互换，反推鱼是无指向性的接收源来接收定向的声波
。
这样设置的原因在于，鱼能听到的声音是范围是
4kHz
以下的声波，那么意味着水下的部分环境声鱼类是听不到的，那么原本需要
拟合出一个水下动态声学环境变成了，需要拟合出一个较为嘈杂的且鱼类能够听到的水下动态声学环境
。
这样一来，我们基于鱼是无指向性的接收源来接收定向的声波的思路可以知道，我们仅仅需要模拟大致在
4kHz
以下的声波这个范围内的指向性声波即可
。
为此我们尝试在水槽周遭放置若干个第一声波发射器，这些发射器用于发生出固定频率或者某个范围的频率来模拟水下声学环境的一部分；进一步的，在实际应用中发现，这种定向声波的方式仅仅只能起到一个模拟作用，无法实现嘈杂的用处，也就是说，定向后可以实现聚焦在某一点上进行固定的输出或者脉冲输出等
。
尽管能通过改变第一声波发射器发生声波的频段还是无法很好的模拟“嘈杂”；为此我们基于鱼是无指向性的接收源来接收定向的声波的思路，设置了若干个第二声波发射器，第二声波发射器的目的在于指向性的传递声波，来破坏若干第一声波发射器所建立的声场，或者说来扰乱第一声波发射器所建立的声场
。
同时，可以根据鱼群的位置来调整，实现指向性的问题，如此一来可进一步模拟真实的水下嘈杂环境
。
比如某两种鱼类之间通过一特定频率来交流，那么可以根据这种特定频率设定指向方位来进一步的理解鱼的应激反应
。
又如，可以在鱼群的上下前后左右区域分别针对性的传递不同频率的声波，如此一来使得水下动态声学环境能够足够的复杂
。
但仍需要注意的是，整个方案都是基于鱼是无指向性的接收源来接收定向的声波出发来建立一个“相对真实”的水下动态声学环境，具体的声波频段可以依据真实的水下监测来获取数据，再利用声波发射器来进行模拟，此处不再赘述
。
[0010]在一些实施例中，所述第一声波发射器和所述第二声波发射器包括：
[0011]声波发射器
、
发射换能器
。
[0012]在本实施例中，选用这两种声波发射器的原因在于扬声器具有较好的动态范围，可以更好的模拟水下嘈杂环境，而发射换能器能够提供固定频段范围的声波，对于鱼群之间的交流研究有较好的研究意义
。
而这两者具体的要怎么分配要根据循环水槽的大小
、
尺寸
、
研究的鱼类来进行设定，本实施例中不加以限定
。
需要理解的是，本申请是提供一种基于鱼是无指向性的接收源来接收定向的声波的思路，并基于这个思路建立的实验系统
。
而不同的研究课题所采用的何种具体的声波发射器，研究人员可根据实际需求进行设定，此处不再赘述
。
[0013]在本实施例中，若干所述第一声波发射器环绕设置于水槽内壁，且发射声波指向水槽中心
。
[0014]在上述技术方案中，如前所述本申请是基于鱼是无指向性的接收源来接收定向声波的思路，那么为了配合定向的声波，会更希望鱼群的活动范围局限在水槽的中心区域，避免鱼群活动在
3D
光学传感器的感应边缘，增大坐标集合的误差
。
而一般来讲，声波传递也伴随着声压，通过声压可以用外力来调整鱼群的位置
。
需要注意的是，不排除某类鱼种对于某个声波有更敏感或者说有接收到该种声波之后又聚集的趋势，可以根据实际研究进行声波设定，此处不再赘述
。
[0015]在一些实施例中，若干所述第二声波发射器环绕设置于水槽内壁，和
/
或，设置于水槽正上方，且发射声波指向水槽的任意方位
。
[0016]在上述技术方案中，如前所述本申请是基于鱼是无指向性的接收源来接收定向声波的思路，而这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种鱼类声学行为响应监测与量化的实验系统，其特征在于，包括：循环水槽，用于放置鱼群；
3D
光学传感器，用于获取鱼群空间坐标集合；若干第一声波发射器，用于模拟水下动态声学环境；若干第二声波发射器，用于指向性传递声波，该指向性通过鱼群空间坐标集合进行控制
。2.
如权利要求1所述的一种鱼类声学行为响应监测与量化的实验系统，其特征在于，所述第一声波发射器和所述第二声波发射器包括：声波发射器
、
发射换能器
。3.
如权利要求1所述的一种鱼类声学行为响应监测与量化的实验系统，其特征在于，若干所述第一声波发射器环绕设置于水槽内壁，且发射声波指向水槽中心
。4.
如权利要求1所述的一种鱼类声学行为响应监测与量化的实验系统，其特征在于，若干所述第二声波发射器环绕设置于水槽内壁，和
/
或，设置于水槽正上方，且发射声波指向水槽的任意方位
。5.
如权利要求1所述的一种鱼类声学行为响应监测与量化的实验系统，其特征在于，所述系统还包括：造浪机：用于模拟水浪；蛋白质分离器：用于过滤水体的中的蛋白质与其它有机物质；水族灯：用于直射水槽模拟光照条件
。6.
一种鱼类声学行为响应监测与量化的实验方法，其特征在于，基于权利要求1‑5任一项所述的一种鱼类声学行为响应监测与量化的实验系统；包括：放置鱼群，并开启循环水槽，使鱼群适应循环水槽；开启若干第一声波发射器模拟水下动态声学环境；开启
3D
光学传感器采集鱼群空间坐标集合；开启若干第二声波发射器，通过鱼群空间坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，惠健刚，李泓泉，宋忠长，苏英楠，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：