CN111156968A - 一种水生动物水面捕食波纹特性监测方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水生动物水面捕食波纹特性技术领域，更具体地，涉及一种水生动物水面捕食波纹特性监测方法及其装置，包括用于盛放水的玻璃缸、位于所述玻璃缸之上的激光发射装置和用于拍摄激光在水面反射后的运动轨迹的第一拍摄装置，所述激光发射装置与第一拍摄装置之间电连接有控制模块。本发明使用方便，能够观测水生动物在水面捕食时的水面波纹特性，用于研究水波纹是否有聚集表面周围的粒子的功能。

Description

一种水生动物水面捕食波纹特性监测方法及其装置
技术领域
本发明涉及水生动物水面捕食波纹特性技术领域，更具体地，涉及一种水生动物水面捕食波纹特性监测方法及其装置。
背景技术
水生动物，如蜗牛，它的捕食行为是感知到水面的食物后，就尝试浮出水面用半月板做一些水波来收集漂浮在表面周围的粒子，再通过用嘴的吸力把食物颗粒吃掉。为了研究水波纹是否有聚集表面周围的粒子的功能，需要一台专门的设备对波纹特性进行监测试验。但目前没有专门用于研究水生动物水面捕食的波纹特性的设备。
发明内容
本发明的目的在于克服目前没有用于研究水生动物水面捕食波纹特性的设备的不足，提供一种水生动物水面捕食波纹特性监测方法及其装置，使用方便，能够观测水生动物在水面捕食时的水面波纹特性，用于研究水波纹是否有聚集表面周围的粒子的功能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种水生动物水面捕食波纹特性监测装置，包括用于盛放水的玻璃缸、位于所述玻璃缸之上的激光发射装置和用于拍摄激光在水面反射后的运动轨迹的第一拍摄装置，所述激光发射装置与第一拍摄装置之间电连接有控制模块。
本发明包括一种水生动物水面捕食波纹特性监测装置，激光发射装置用于发射激光并照射在玻璃缸内的水面上；第一拍摄装置用于拍摄激光在水面反射后的运动轨迹，当放入水生动物后，水生动物在浮出水面进行捕食时，水面会产生波纹，第一拍摄装置便拍摄此时激光在水面反射后的运动轨迹，然后再通过控制模块对运动轨迹进行记录与分析。
优选地，所述激光发射装置包括激光器和与激光器电连接的信号发生器，所述信号发生器与控制模块电连接。激光器、信号发生器的设置使激光波的特性能够通过控制模块得到控制。
优选地，所述玻璃缸的侧部设有若干用于拍摄水生动物的第二拍摄装置，第二拍摄装置与控制模块电连接。第二拍摄装置的设置能够记录水生动物的捕食行为。
优选地，所述第一拍摄装置与玻璃缸之间设有用于放大激光在水面反射后的运动轨迹的投影屏。投影屏的设置能够放大激光在水面反射后的运动轨迹，使波纹特性更易于观察。
优选地，所述玻璃缸上设有自动加水装置，所述自动加水装置的探测端、进出水端均与玻璃缸相连通。自动加水装置的设置使玻璃缸内的水位能够得到控制。
优选地，所述玻璃缸上设有透明底座，所述透明底座设有中空部，所述中空部内滑动连接有投影块；所述玻璃缸的上方设有照明装置；所述透明底座的侧部设有与控制模块电连接的第三拍摄装置。透明底座、投影块、照明装置、第三拍摄装置的设置能够更加清晰地拍摄水波纹。
优选地，所述玻璃缸上设有自动喂食装置。自动喂食装置的设置能够自动喂食，减少人工操作。
优选地，所述第一拍摄装置、激光器、第二拍摄装置、投影屏均连接有可升降支架。可升降支架的设置使第一拍摄装置、激光器、第二拍摄装置、投影屏的高度能够便于调整。
本发明还包括一种水生动物水面捕食波纹特性监测方法，包括以下步骤：
S1.向所述玻璃缸内注入适量的水，然后投入水生动物；
S2.调整所述激光器、第一拍摄装置、第二拍摄装置、投影屏的位置；
S3.向所述玻璃缸投放适量食料；
S4.在步骤S3之后，当观察到水生动物向水面靠近时，启动所述激光器、第一拍摄装置、第二拍摄装置，所述激光器发射激光照射在水面上，所述第一拍摄装置拍摄所述投影屏上的投影，所述第二拍摄装置拍摄水生动物的捕食运动；
S5.所述控制模块记录并分析激光的运动轨迹和水生动物的捕食运动。
本发明还包括一种水生动物水面捕食波纹特性监测方法，激光器发射的激光照射在水面上，当水生动物在水面捕食时，水面会产生波纹，激光在水面反射后的运动轨迹会投影在投影屏上，然后第一拍摄装置拍摄该运动轨迹，并通过控制模块进行进一步地记录与分析，第二拍摄装置用于拍摄水生动物的捕食行为，能够用于对水生动物捕食行为的研究。
本发明还包括一种水生动物水面捕食波纹特性监测方法，包括以下步骤：
S1.向所述玻璃缸内注入适量的水，然后投入水生动物；
S2.调整所述激光器、第一拍摄装置、第二拍摄装置、第三拍摄装置、投影屏、投影块的位置；
S3.向所述玻璃缸投放适量食料，并打开所述照明装置；
S4.在步骤S3之后，当观察到水生动物向水面靠近时，启动所述激光器、第一拍摄装置、第二拍摄装置、第三拍摄装置，所述激光器发射激光照射在水面上，所述第一拍摄装置拍摄所述投影屏上的投影，所述第二拍摄装置拍摄水生动物的捕食运动，所述第三拍摄装置拍摄所述投影块上的投影；
S5.所述控制模块记录并分析激光的运动轨迹、水波纹的波动、水生动物的捕食运动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)激光发射装置、第一拍摄装置的设置，用于记录当水生动物捕食时水面的波纹，能够用于研究水波纹是否有聚集表面周围的粒子的功能；第二拍摄装置的设置，用于拍摄水生动物捕食时的运动行为，能够用于对水生动物捕食行为的研究。
(2)投影屏的设置，能够用于放大激光运动轨迹，使激光在水面反射后的运动轨迹便于观察。
(3)自动加水装置的设置，使得玻璃缸内的水位能够自动调整，减少人工操作；自动喂食装置的设置，能够自动喂食，减少人工操作。
(4)水生动物水面捕食波纹特性监测方法，能够把水生动物在各种水域每天捕食自身两倍重量的水面微小食料的波纹特性记录下来，为研发治理各种水域的水面微小污染物设备提供数据支撑。
附图说明
图1为本发明一种水生动物水面捕食波纹特性监测装置的结构示意图。
图2为本发明一种水生动物水面捕食波纹特性监测装置实施例1的连接示意图。
图3为本发明设置两台第一拍摄装置后的坐标计算示意图。
图4为本发明一种水生动物水面捕食波纹特性监测装置实施例2的连接示意图。
图5为本发明一种水生动物水面捕食波纹特性监测装置实施例3的结构示意图。
图6为本发明自动加水装置的结构示意图。
图7为本发明一种水生动物水面捕食波纹特性监测装置实施例4的结构示意图。
图8为本发明水波纹的示意图。
图9为本发明一种水生动物水面捕食波纹特性监测装置实施例5的结构示意图。
图10为本发明一种水生动物水面捕食波纹特性监测方法第一实施例的流程图。
图11为本发明一种水生动物水面捕食波纹特性监测方法第二实施例的流程图。
图示标记说明如下：
1-玻璃缸，2-激光发射装置，21-激光器，22-信号发生器，3-控制模块，4-第一拍摄装置，5-投影屏，6-第二拍摄装置，7-可升降支架，71-升降连接架，72-三脚架，8-透明底座，81-中空部，82-凹槽，9-自动加水装置，91-水泵，92-探测装置，921-上探头，922-公共探头，923-下探头，93-水位控制器，10-自动喂食装置，11-照明装置，12-投影块，13-第三拍摄装置。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
如图1至图3所示为本发明一种水生动物水面捕食波纹特性监测装置的第一实施例，包括用于盛放水的玻璃缸1、位于玻璃缸1之上的激光发射装置2和用于拍摄激光在水面反射后的运动轨迹的第一拍摄装置4，激光发射装置2与第一拍摄装置4之间电连接有控制模块3。
激光发射装置2用于发射激光并照射在玻璃缸1内的水面上；第一拍摄装置4用于拍摄激光在水面反射后的运动轨迹，当放入水生动物后，水生动物在浮出水面进行捕食时，水面会产生波纹，第一拍摄装置4便拍摄此时激光在水面反射后的运动轨迹，然后再通过控制模块3对运动轨迹进行记录与分析。
本实施例中控制模块3为计算机，第一摄像装置4为高速摄像机，设置一台。需要说明的是，第一拍摄装置4还可以设置两台，在得出水波纹变化特性时，以第一拍摄装置4的焦距方向为X轴，第一拍摄装置4的视线范围的中线为Z轴且垂直于X轴，再根据两台第一拍摄装置4的坐标即可得到水波纹变化特性，如图3所示。
另外，激光发射装置2包括激光器21和与激光器21电连接的信号发生器22，信号发生器22与控制模块3电连接。激光器21、信号发生器22的设置使激光波的特性能够通过控制模块3得到控制。如图1至图2所示，本实施例中激光器21为可调激光器。
其中，玻璃缸1的侧部设有若干用于拍摄水生动物的第二拍摄装置6，第二拍摄装置6与控制模块3电连接。第二拍摄装置6的设置能够记录水生动物的捕食行为。如图1至图2所示，本实施例中第二拍摄装置6为高速摄像机，设置有两台，分别位于玻璃缸1相邻的两个侧面。
其中，第一拍摄装置4、激光器21、第二拍摄装置6、投影屏5均连接有可升降支架7。可升降支架7的设置使第一拍摄装置4、激光器21、第二拍摄装置6、投影屏5的高度能够便于调整。如图1所示，本实施例中第一拍摄装置4、激光器21上连接升降连接架71，升降连接架71为倒L形，其一端与平面或地面固定，另一端与第一拍摄装置4、激光器21、投影屏5通过螺纹连接；第二拍摄装置6上连接三脚架72，使第二拍摄装置6的高度能够通过三脚架72来调整。
实施例2
本实施例与实施例1类似，所不同之处在于，本实施例中第一拍摄装置4与玻璃缸1之间设有用于放大激光在水面反射后的运动轨迹的投影屏5。投影屏5的设置能够放大激光在水面反射后的运动轨迹，使波纹特性更易于观察。如图1和图4所示，本实施例中投影屏5上连接升降连接架71，升降连接架71与投影屏5通过螺纹连接。
实施例3
本实施例与实施例2类似，所不同之处在于，本实施例中玻璃缸1上设有自动加水装置9，自动加水装置9的探测端、进出水端均与玻璃缸1相连通。自动加水装置9的设置使玻璃缸1内的水位能够得到控制。如图5和图6所示，本实施例中自动加水装置9包括水泵91、探测装置92、水位控制器93，水泵91、探测装置92均与水位控制器93电连接；水泵91的进出水端与玻璃缸1相连通；探测装置92伸入玻璃缸1内，用于探测玻璃缸1内的水位。探测装置92包括上探头921、公共探头922、下探头923，且三者均与水位控制器93电连接。其中，公共探头922、下探头923均位于玻璃缸1内靠近底部的位置，同时公共探头922的高度位置低于下探头923的高度位置；上探头921位于玻璃缸1内靠近开口的位置。探测装置92还能够包括设置在上探头921和下探头923之间的中1探头、中2探头、中3探头，且中1探头、中2探头、中3探头由下至上依次设置，且均与水位控制器93电连接。当下探头923、中1探头、中2探头、中3探头、上探头921探测到水位时，水位控制器93上的指示灯会亮起，能够表示出当前玻璃缸1内的水位。当玻璃缸1内的水位下降，自动加水装置9能够向玻璃缸1内自动加水，直至水位满足需求，使得水生动物水面捕食波纹特性监测装置能够长期自动监测水生动物的活动。具体地，自动加水装置9可选用型号为ZQ-98A型或DF-96D型的正启全自动水位控制器，还可以选用型号为DF-96A型、DF-96B型、DF-96C型的全自动水位控制器。
实施例4
本实施例与实施例3类似，所不同之处在于，本实施例中，玻璃缸1上设有透明底座8，透明底座8设有中空部81，中空部81内滑动连接有投影块12；玻璃缸1的上方设有照明装置11；透明底座8的侧部设有与控制模块3电连接的第三拍摄装置13。透明底座8、投影块12、照明装置11、第三拍摄装置13的设置能够更加清晰地拍摄水波纹。如图7所示，本实施例中在中空部81内的顶部与底部均设有用于放置投影块12的若干凹槽82，使投影块12能够在中空部81内通过卡接在凹槽82中并倾斜放置。本实施例中照明装置11为白光灯，通过白光灯照射在水波纹上并投影至投影块12，能够便于第三拍摄装置13拍摄。如图8所示，图中菱形状为水生动物，设水生动物与第一波峰的距离为λ1，第一波峰与第二波峰之间的距离设为λ2，，第二波峰与第三波峰之间的距离设为λ3，把第n-1波峰与第n波峰之间的距离设为λn+1，则水波纹的平均波长
Figure BDA0002361236800000071
为：
Figure BDA0002361236800000072
实施例5
本实施例与实施例3类似，所不同之处在于，本实施例中玻璃缸1上设有自动喂食装置10。自动喂食装置10的设置能够自动喂食，减少人工操作。如图9示，本实施例中自动喂食装置10选用AK-03WIFI智能版智能喂食器，也可以选用AK-01S普通版或AK-02升级版智能喂食器。以上智能喂食器中包括有固定架，可以通过将固定架与玻璃缸1的缸壁进行固定。自动喂食装置10的设置，能够自动向水生动物喂食，使得水生动物水面捕食波纹特性监测装置能够长期监测水生动物的活动。
实施例6
如图10所示为本发明一种水生动物水面捕食波纹特性监测方法的第一实施例，包括以下步骤：
S1.向玻璃缸1内注入适量的水，然后投入水生动物；
S2.调整激光器21、第一拍摄装置4、第二拍摄装置6、投影屏5的位置；
S3.向玻璃缸1投放适量食料；
S4.在步骤S3之后，当观察到水生动物向水面靠近时，启动激光器21、第一拍摄装置4、第二拍摄装置6，激光器21发射激光照射在水面上，第一拍摄装置4拍摄投影屏5上的投影，第二拍摄装置6拍摄水生动物的捕食运动；
S5.控制模块3记录并分析由激光器21射出的激光的运动轨迹、由第一拍摄装置4拍摄的投影在投影屏5上的激光在水面反射后的运动轨迹、由第二拍摄装置6拍摄的水生动物的捕食运动。
进一步地，在步骤S1中，通过自动加水装置9的水泵91向玻璃缸1内注水，然后通过探测装置92、水位控制器93的作用，使水的体积占玻璃缸1总体积的2/3。
进一步地，步骤S2的具体步骤如下：
S21.调整激光器21的位置，使其发射的激光照射在铺有食料处的水面上；
S22.调整投影屏5的位置，使其投影范围包含激光在水面反射后的运动轨迹；
S23.调整第一拍摄装置4的位置，使其拍摄范围包含投影屏5的投影；
S24.调整第二拍摄装置6的位置，使其拍摄的焦点与玻璃缸1内的水位齐平。
进一步地，在步骤S3中，投放的食料铺满玻璃缸1内水面面积的1/4至1/2。具体地，投放的食料铺满玻璃缸1内水面面积的1/3，且食料定期投放，可6～8小时投放一次，也可以12小时、24小时投放一次。
本实施例中控制模块3为计算机，第一拍摄装置4、第二拍摄装置6均为告诉摄像机，在步骤S5中，计算机上使用与高速摄像机配套的phantom cameracontrol的软件，用于记录并分析第一摄像装置4、第二摄像装置6所拍摄的波形。
实施例7
如图11所示为本发明一种水生动物水面捕食波纹特性监测方法的第二实施例，包括以下步骤：
S1.向玻璃缸1内注入适量的水，然后投入水生动物；
S2.调整激光器21、第一拍摄装置4、第二拍摄装置6、第三拍摄装置13、投影屏5、投影块12的位置；
S3.向玻璃缸1投放适量食料，并打开照明装置11；
S4.在步骤S3之后，当观察到水生动物向水面靠近时，启动激光器21、第一拍摄装置4、第二拍摄装置6、第三拍摄装置13，激光器21发射激光照射在水面上，第一拍摄装置4拍摄投影屏5上的投影，第二拍摄装置6拍摄水生动物的捕食运动，第三拍摄装置13拍摄由投影块12上的投影；
S5.控制模块3记录并分析由激光器21射出的激光的运动轨迹、由第一拍摄装置4拍摄的投影在投影屏5上的激光在水面反射后的运动轨迹、由第二拍摄装置6拍摄的水生动物的捕食运动，以及由第三拍摄装置13拍摄的投影在投影块12上的水波纹的波动。
进一步地，步骤S2的具体步骤如下：
S21.调整激光器21的位置，使其发射的激光照射在铺有食料处的水面上；
S22.调整投影屏5的位置，使其投影范围包含激光在水面反射后的运动轨迹；
S23.调整第一拍摄装置4的位置，使其拍摄范围包含投影屏5的投影；
S24.调整第二拍摄装置6的位置，使其拍摄的焦点与玻璃缸1内的水位齐平；
S25.调整投影块12的位置，使其与玻璃缸1的底面呈45°；
S26.调整第三拍摄装置13的位置，使其拍摄范围包含投影块12的投影。
进一步地，在步骤S3中，投放的食料铺满玻璃缸1内水面面积的1/4至1/2。具体地，投放的食料铺满玻璃缸1内水面面积的1/3，且食料定期投放，可6～8小时投放一次，也可以12小时、24小时投放一次。
本实施例中控制模块3为计算机，第一拍摄装置4、第二拍摄装置6、第三拍摄装置13均为告诉摄像机，在步骤S5中，计算机上使用与高速摄像机配套的phantom cameracontrol的软件，用于记录并分析第一摄像装置4、第二摄像装置6、第三拍摄装置13所拍摄的波形。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水生动物水面捕食波纹特性监测装置，其特征在于，包括用于盛放水的玻璃缸(1)、位于所述玻璃缸(1)之上的激光发射装置(2)和用于拍摄激光在水面反射后的运动轨迹的第一拍摄装置(4)，所述激光发射装置(2)与第一拍摄装置(4)之间电连接有控制模块(3)。
2.根据权利要求1所述的一种水生动物水面捕食波纹特性监测装置，其特征在于，所述激光发射装置(2)包括激光器(21)和与激光器(21)电连接的信号发生器(22)，所述信号发生器(22)与控制模块(3)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种水生动物水面捕食波纹特性监测装置，其特征在于，所述玻璃缸(1)的侧部设有若干用于拍摄水生动物的第二拍摄装置(6)，第二拍摄装置(6)与控制模块(3)电连接。
4.根据权利要求3所述的一种水生动物水面捕食波纹特性监测装置，其特征在于，所述第一拍摄装置(4)与玻璃缸(1)之间设有用于放大激光在水面反射后的运动轨迹的投影屏(5)。
5.根据权利要求4所述的一种水生动物水面捕食波纹特性监测装置，其特征在于，所述玻璃缸(1)上设有自动加水装置(9)，所述自动加水装置(9)的探测端、进出水端均与玻璃缸(1)相连通。
6.根据权利要求5所述的一种水生动物水面捕食波纹特性监测装置，其特征在于，所述玻璃缸(1)上设有透明底座(8)，所述透明底座(8)设有中空部(81)，所述中空部(81)内滑动连接有投影块(12)；所述玻璃缸(1)的上方设有照明装置(11)；所述透明底座(8)的侧部设有与控制模块(3)电连接的第三拍摄装置(13)。
7.根据权利要求4所述的一种水生动物水面捕食波纹特性监测装置，其特征在于，所述玻璃缸(1)上设有自动喂食装置(10)。
8.根据权利要求4所述的一种水生动物水面捕食波纹特性监测装置，其特征在于，所述第一拍摄装置(4)、激光器(21)、第二拍摄装置(6)、投影屏(5)均连接有可升降支架(7)。
9.一种应用于权利要求4的水生动物水面捕食波纹特性监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.向所述玻璃缸(1)内注入适量的水，然后投入水生动物；
S2.调整所述激光器(21)、第一拍摄装置(4)、第二拍摄装置(6)、投影屏(5)的位置；
S3.向所述玻璃缸(1)投放适量食料；
S4.在步骤S3之后，当观察到水生动物向水面靠近时，启动所述激光器(21)、第一拍摄装置(4)、第二拍摄装置(6)，所述激光器(21)发射激光照射在水面上，所述第一拍摄装置(4)拍摄所述投影屏(5)上的投影，所述第二拍摄装置(6)拍摄水生动物的捕食运动；
S5.所述控制模块(3)记录并分析激光的运动轨迹和水生动物的捕食运动。
10.一种应用于权利要求6的水生动物水面捕食波纹特性监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.向所述玻璃缸(1)内注入适量的水，然后投入水生动物；
S2.调整所述激光器(21)、第一拍摄装置(4)、第二拍摄装置(6)、第三拍摄装置(13)、投影屏(5)、投影块(12)的位置；
S3.向所述玻璃缸(1)投放适量食料，并打开所述照明装置(11)；
S4.在步骤S3之后，当观察到水生动物向水面靠近时，启动所述激光器(21)、第一拍摄装置(4)、第二拍摄装置(6)、第三拍摄装置(13)，所述激光器(21)发射激光照射在水面上，所述第一拍摄装置(4)拍摄所述投影屏(5)上的投影，所述第二拍摄装置(6)拍摄水生动物的捕食运动，所述第三拍摄装置(13)拍摄所述投影块(12)上的投影；
S5.所述控制模块(3)记录并分析激光的运动轨迹、水波纹的波动、水生动物的捕食运动。
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