CN100387953C - 昆虫飞行扭矩测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测量方法及装置，特别是一种动态测量昆虫飞行扭矩的方法及装置。该测量装置，由固定杆、微型声音传感器和电路组成，其所述电路包括两个放大器电路、两个检波电路和一个比较电路，固定杆置于两个微型声音传感器上方，两个微型声音传感器串连，中间接点接地，两端引出线分别与两个放大器电路电连接，两个放大器电路再与两个检波电路电连接，两个检波电路输出的信号汇于比较电路，比较电路接输出端。该测量方法，是利用昆虫飞行转向时，左右翅膀的拍动幅度不同，会导致左右翅膀的音量变化，对左右翅膀的两个通道声音幅度求差，以求出昆虫的飞行扭矩。本发明的测量方法准确，装置所需器件少，结构简单、制造容易、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及测量方法及装置，特别是一种动态测量昆虫飞行扭矩的方法及装置。
背景技术
在昆虫行为学研究中，需要实时测量昆虫(如果蝇)的飞行扭矩，用于研究昆虫飞行动力学或组成果蝇飞行模拟器系统研究学习记忆。昆虫飞行时所产生的扭矩为10-10牛.米数量级，且变化速度快，从静止到转向可以在10毫秒内完成，因而需要灵敏度很高、响应速度很快的扭矩测量装置进行测量。
1964年，德国科学家卡尔.盖茨发明了利用电磁感应直接测量家蝇飞行扭矩的装置，1984年德国工程师沃尔夫对其进行改进，用于果蝇飞行扭矩测量。在此类装置中测量芯轴由悬丝支承，昆虫飞行时产生的力会导致昆虫身体的移动，这会影响用电极或显微镜观测昆虫脑神经活动。1976年，卡尔.盖茨发明了利用红外线测量昆虫翅膀运动装置，经计算可以测量出昆虫的扭矩，这一装置光路复杂，与显微镜光路易互相干扰，光线投射装置结构也较复杂，不便于从果蝇上方观测果蝇脑部。
发明内容
本发明的目的是要提供一种结构简单，可保证昆虫的固定而又不干扰光学显微镜观测的扭矩测量装置。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种昆虫飞行扭矩测量装置，由固定杆、微型声音传感器和电路组成，其所述电路包括两个放大器电路、两个检波电路和一个比较电路，固定杆置于两个微型声音传感器上方，两个微型声音传感器串连，中间接点接地，两端引出线分别与两个放大器电路电连接，两个放大器电路再与两个检波电路电连接，两个检波电路输出的信号汇于比较电路，比较电路接输出端。
所述的扭矩测量装置，其还包括两个拾音导管，拾音导管的前端有小孔，尾部内安装微型声音传感器。
所述的扭矩测量装置，其固定杆端部距微型声音传感器6～8mm，两个微型声音传感器之间的间距为4～5mm。
所述的扭矩测量装置，其固定杆端部距拾音导管6～8mm，两个拾音导管之间的间距为4～5mm。
所述的扭矩测量装置，其所述拾音导管前端的小孔，孔径为1.5～2mm。
一种使用所述的扭矩测量装置进行昆虫飞行扭矩测量的测量方法，昆虫固于固定杆端部，利用昆虫飞行转向时，左右翅膀的拍动幅度不同，会导致左右翅膀的音量变化，对左右翅膀的两个通道声音幅度求差，以求出昆虫的飞行扭矩。
所述的测量方法，其包括以下步骤：
a)将昆虫固于固定杆端部；
b)使两个微型声音传感器或两个带有拾音导管的微型声音传感器置于昆虫后部；
c)调整昆虫与微型声音传感器或微型声音传感器的拾音导管之间的距离，为1.5～2.5mm，且使两微型声音传感器或两微型声音传感器的拾音导管分别对着昆虫的左右翅膀；
d)昆虫飞动后，开启电源；
e)依据左右翅膀声音的差值，由比较电路处理后，输出扭矩信号。
所述的测量方法，其在a)步中，是将昆虫粘于固定杆端部。
所述的测量方法，其所述左右翅膀声音的差值与昆虫的飞行扭矩近似成正比的关系。
本发明的测量方法准确，由于在本发明中采用声音作为测量载体，所需器件很少，结构简单、制造容易、成本低。测量传感器不直接接触昆虫，对昆虫的运动及光学显微镜等各种测量均没有干扰，昆虫的正上方没有普通扭矩测量装置的复杂结构，固定杆可以做成任意形状，便于从上方的任意角度观测果蝇脑部。
附图说明
图1本发明第一实施例示意图；
图2本发明第二实施例示意图。
具体实施方式
实施例一：
如图1所示，昆虫1被粘在固定杆4上，身体后面2毫米左右安装了两个微型声音传感器2、3，两个微型声音传感器2、3串连，中间接点接地，两端引出线分别与两个放大器电路7、8电连接，两个放大器电路7、8再与两个检波电路9、10电连接，两个检波电路9、10输出的信号汇于比较电路11，经比较电路11判断后，输出信号，给出对果蝇1扭矩的测量结果。该测量结果可以用来研究或组成如飞行模拟器的其他仪器系统。
昆虫1翅膀的拍动将声音传给声音传感器2、3，其电信号经放大、检波得到声音幅度信号。由于昆虫1飞行转向时，左右翅膀的拍动幅度不同，会导致左右翅膀的音量变化，对两个通道声音幅度求差，可以求出昆虫1的飞行扭矩，例如，昆虫1向左转向时，右边翅膀拍动幅度增加，左边翅膀拍动幅度减小，因此右边声道的声音会比左边声道的声音强。
对于果蝇1扭矩测量，使用微型电容式话筒作声音传感器2、3，当声音传感器2、3放在果蝇后2毫米，左右间距为4毫米的情况下，左右声道声音幅度的差，即输出信号与果蝇1的扭矩近似成正比的关系。
固定杆4与微型声音传感器2、3，置于试验台上。
实施例二：
如图2所示，实施例二与实施例一的区别在：于声音传感器2、3上加装了拾音导管5、6，其他都一样。在果蝇1身后2毫米处、间距4毫米安装左右两个拾音导管5、6，拾音导管5、6的前端有小孔，孔直径约2毫米，分别朝向果蝇1左右翅膀，拾音导管5、6尾部内安装微型电容式话筒(微型声音传感器)2、3，微型电容式话筒2、3与电路的连接和实施例一相同。拾音导管5、6的使用使果蝇1身后的拾音结构缩小，减小对果蝇1的影响，拾音也更有方向性，能更好地分离左右翅膀的声音。使用该装置，果蝇1的扭矩与左右翅膀声音的差值近似成正比，可以用来测量果蝇1等飞行昆虫的扭矩。
Claims (9)
1.一种昆虫飞行扭矩测量装置，由固定杆、微型声音传感器和电路组成，其特征在于，所述电路包括两个放大器电路、两个检波电路和一个比较电路，固定杆置于两个微型声音传感器上方，两个微型声音传感器串连，中间接点接地，两端引出线分别与两个放大器电路电连接，两个放大器电路再与两个检波电路电连接，两个检波电路输出的信号汇于比较电路，比较电路接输出端。
2.如权利要求1所述的扭矩测量装置，其特征在于，还包括两个拾音导管，拾音导管的前端有小孔，尾部内安装微型声音传感器。
3.如权利要求1所述的扭矩测量装置，其特征在于，固定杆端部距微型声音传感器6～8mm，两个微型声音传感器之间的间距为4～5mm。
4.如权利要求2所述的扭矩测量装置，其特征在于，固定杆端部距拾音导管6～8mm，两个拾音导管之间的间距为4～5mm。
5.如权利要求2所述的扭矩测量装置，其特征在于，所述拾音导管前端的小孔，孔径为1.5～2mm。
6.一种使用权利要求1、2、3、4或5所述的扭矩测量装置进行昆虫飞行扭矩测量的测量方法，其特征在于，昆虫固于固定杆端部，利用昆虫飞行转向时，左右翅膀的拍动幅度不同，会导致左右翅膀的音量变化，对左右翅膀的两个通道声音幅度求差，以求出昆虫的飞行扭矩。
7.如权利要求6所述的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将昆虫固于固定杆端部；
b)使两个微型声音传感器或两个带有拾音导管的微型声音传感器置于昆虫后部；
c)调整昆虫与微型声音传感器或微型声音传感器的拾音导管之间的距离，为1.5～2.5mm，且使两微型声音传感器或两微型声音传感器的拾音导管分别对着昆虫的左右翅膀；
d)昆虫飞动后，开启电源；
e)依据左右翅膀声音的差值，由比较电路处理后，输出扭矩信号。
8.如权利要求7所述的测量方法，其特征在于，在a)步中，是将昆虫粘于固定杆端部。
9.如权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述左右翅膀声音的差值与昆虫的飞行扭矩成正比的关系。
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