CN113219471A - 一种基于实验水槽的鱼类自由状态目标强度测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于实验水槽的鱼类自由状态目标强度测量装置，涉及实验测量技术领域。该基于实验水槽的鱼类自由状态目标强度测量装置，包括水槽，所述水槽内中心位置设置有鱼笼，所述水槽顶部位置设置有收发合置换能器，所述水槽内壁位置固定连接有若干均匀分布的水下摄像机，在一切流程开始前先按照下方的收发合置换能器的设置方法连接电脑进行设置，设置完成后切断与电脑的连接并打开电源，封闭收发合置换能器盖口。本发明使得实验数据更加准确，减少误差，控制精准，更加符合鱼探仪的现实需求，避免盲目捕捞对于自然生态系统的破坏，促进鱼类研究的发展，为鱼类研究提供了更为便捷的方法。

Description

一种基于实验水槽的鱼类自由状态目标强度测量装置
技术领域
本发明涉及实验测量技术领域，具体为一种基于实验水槽的鱼类自由状态目标强度测量装置。
背景技术
随着渔业技术与探测手段的不断发展，基于声学方法的鱼探仪得到了广泛的应用。鱼探仪的工作原理主要是通过发射声信号并收集回波信号对鱼类进行探测，而鱼的种类、鱼体大小、鱼体倾斜程度等信息主要是通过鱼类的目标强度反映的。不同种类和状态鱼类目标强度是鱼探仪对鱼群进行辨别的重要先验信息，鱼类目标强度资料库的丰富程度很大程度上决定了鱼探仪的分析功能。
国外一些成熟的鱼探仪很多都配套了相应的鱼类目标强度资料库，而我国鱼探仪配套目标强度库的建设起步较晚，同时我国海域内的鱼类分布特征与国外又有很大的不同，因此发展鱼类目标强度测量手段，对于鱼探设备的发展以及渔业资源开发具有重大的意义。
在现有技术中，测量环境太大，鱼类目标强度测量影响因素过多，环境过于复杂，导致回波信号测量后对于数据的分析难度大大增加。在湖泊中测量鱼类目标强度非常不方便，比如实验设备的布放以及长时间大量样本的采集，仅一种鱼类的目标强度就需要消耗大量材力物力，提升实验成本。外界环境不确定因素会对目标强度测量的实验参量产生重要影响，众多不可控的未知因素会加大数据处理与分析的难度。从实验方法上面来说，拴系的方法将鱼置于非自然状态下。鱼体大小，倾斜程度均为影响鱼类目标强度的重要因素，而控制它们的行为会导致这方面参数与正常情况产生较大偏差。同时，单方面的分析固定条件下鱼体的目标强度也会导致分析结果过于片面。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于实验水槽的鱼类自由状态目标强度测量装置，解决了分析结果过于片面以及实验步骤过于繁杂的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于实验水槽的鱼类自由状态目标强度测量装置，包括水槽，所述水槽内中心位置设置有鱼笼，所述水槽顶部位置设置有收发合置换能器，所述水槽内壁位置固定连接有若干均匀分布的水下摄像机，在一切流程开始前先按照下方的收发合置换能器的设置方法连接电脑进行设置，设置完成后切断收发合置换能器与电脑的连接并打开电源，封闭收发合置换能器盖口，接着将收发合置换能器连接于水槽平台，具体连接方法为先将不锈钢支架置于水箱顶端，将收发合置换能器用细绳连接在不锈钢支架上放入水中约0.1深处即收发合置换能器顶端距离水面0.1m深，后用八根绳的各个端点绑住鱼笼的各个顶点并将各个绳子的另一端固定到水槽的各个顶点，接着将鱼放置于鱼笼中，后放入水中，并调节鱼笼位置，俯视水槽，鱼笼应该处于长方形的中心偏上位置，易于分辨鱼体与水底的回波数据，并且距离水底0.5米左右，在以上步骤完成后，需要保持实验室安静，减少噪声对于测量结果的影响。
优选的，所述鱼笼采用长0.4m，宽0.4m，高0.4m的网状笼子，避免干扰数据，该笼子采用声学透明的材料编制，以最大程度避免干扰试验数据以及结果
优选的，所述收发合置换能器的设置方法为频率设定为38kHz，短脉冲长度0.3毫秒，脉冲发射频率为0.1ping/s，频率设定为120kHz，短脉冲长度0.1毫秒，脉冲发射频率为0.1ping/s。
优选的，所述水槽装置为长为2m，宽1.6m，高1.6m，玻璃厚度为20mm，且使用304不锈钢作为支架。
优选的，所述实验水槽的具体工作方法如下，数据测量时间从传感器下水开始到传感器被取出，持续时间为48小时。测量完成后，用电脑连接收发合置换能器以提取内部的声学数据。提取成功后，结合监测得到的视频截取所需时间段的声学数据，再使用matlab加以拟合算法进行数据处理最后得出目标强度值。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于实验水槽的鱼类自由状态目标强度测量装置。具备以下有益效果：
1、本发明对扩充鱼类目标强度信息库存在重大意义，高效地测量方法能更快了解到各个种类鱼的目标强度特征，促进鱼类研究的发展，为鱼类研究提供了更为便捷的方法，能够轻易通过声学方法探测出鱼的种类，使捕鱼更具有方向性，从而避免盲目捕捞对于自然生态系统的破坏。
2、本发明节约了科研资源，通过水槽测量设备的小型化，降低实验设备布放难度，仅在实验室内就可以快速实现鱼类目标强度的测量，本发明相比现存任何方法，本实验保证了鱼的自由度，仅对鱼的活动范围进行了限制，并没有对其活动状态进行限制，也就是说，鱼类更接近自然状态。自然状态下的目标强度结果更贴近现实情况，更符合鱼探仪的现实需求。
3、本发明相比海洋和湖泊这种开放环境，水槽在近乎能完美模仿海洋或者湖泊的声场情况下更方便的完成实验，提高了该实验的实验效率通过长时间的样本测量以及对实验参量的精确控制，能够测量到最自然情况下的鱼类目标强度值，大量的样本也极大程度减少了目标强度测量的误差，同时，得到的数据也更为准确。
附图说明
图1为本发明实验步骤流程图；
图2为本发明一种基于实验水槽的鱼类自由状态目标强度测量装置结构示意图。
其中，1、收发合置换能器；2、鱼笼；3、水下摄像机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1-2所示，本发明实施例提供一种基于实验水槽的鱼类自由状态目标强度测量装置，包括水槽，水槽内中心位置设置有鱼笼2，水槽顶部位置设置有收发合智换能器1，水槽内壁位置固定连接有若干均匀分布的水下摄像机3，且水槽中央位置设置有声学探测设备，在一切流程开始前先按照下方的收发合置换能器1的设置方法连接电脑进行设置，设置完成后切断与电脑的连接并打开电源，封闭收发合置换能器1盖口，接着将声学探测设备置于水槽正中央，具体连接方法为先将不锈钢支架置于水箱顶端，将收发合置换能器1用细绳连接在不锈钢支架上放入水中约0.1深处即收发合置换能器1顶端距离水面0.1m深，后用八根绳绑住鱼笼2并将绳子固定到水槽的各个顶点，接着将鱼放置于鱼笼2中，后放入水中，俯视水槽，鱼笼2应该处于长方形的中心偏上位置，并且距离水底0.5米左右。在以上步骤完成后，需要保持实验室安静，减少噪声对于测量结果的影响。
鱼笼2采用长0.4m，宽0.4m，高0.4m的网状笼子，该笼子采用声学透明的材料编制，以最大程度避免干扰试验数据以及结果。
收发合置换能器1的设置方法为频率设定为38kHz，短脉冲长度0.3毫秒，脉冲发射频率为0.1ping/s，频率设定为120kHz，短脉冲长度0.1毫秒，脉冲发射频率为0.1ping/s。水槽装置为长为2m，宽1.6m，高1.6m，玻璃厚度为20mm，且使用304不锈钢作为支架。实验水槽的具体工作方法如下，数据测量时间从传感器下水开始到传感器被取出，持续时间为48小时。测量完成后，取出收发合置换能器，用电脑连接收发合置换能器以提取内部的声学数据。提取成功后，结合监测得到的视频截取需时间段的声学数据，再使用matlab加以拟合算法进行数据处理最后得出目标强度值。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于实验水槽的鱼类自由状态目标强度测量装置，其特征在于：包括水槽，所述水槽内中心位置设置有鱼笼(2)，所述水槽顶部位置设置有收发合置换能器(1)，所述水槽内壁位置固定连接有若干均匀分布的水下摄像机(3)，在一切流程开始前先按照下方的收发合置换能器(1)的设置方法连接电脑进行设置，设置完成后切断与电脑的连接并打开电源，封闭收发合置换能器(1)盖口，接着将收发合置换能器连接于水槽平台，具体连接方法为先将不锈钢支架置于水箱顶端，将收发合置换能器(1)用细绳连接在不锈钢支架上放入水中约0.1深处即收发合置换能器(1)顶端距离水面0.1m深，后用八根绳的各个端点绑住鱼笼的各个顶点(2)并将各个绳子的另一端固定到水槽的各个顶点，接着将鱼放置于鱼笼(2)中，后放入水中，并调节鱼笼位置，俯视水槽，鱼笼(2)应该处于长方形的中心偏上位置，并且距离水底0.5米左右，在以上步骤完成后，需要保持实验室安静，减少噪声对于测量结果的影响。
2.根据权利要求1所述的一种基于实验水槽的鱼类自由状态目标强度测量装置，其特征在于：所述鱼笼(2)采用长0.4m，宽0.4m，高0.4m的网状笼子，该笼子采用声学透明的材料编制，以最大程度避免干扰试验数据以及结果。
3.根据权利要求1所述的一种基于实验水槽的鱼类自由状态目标强度测量装置，其特征在于：所述收发合置换能器(1)的设置方法为频率设定为38kHz，短脉冲长度0.3毫秒，脉冲发射频率为0.1ping/s，频率设定为120kHz，短脉冲长度0.1毫秒，脉冲发射频率为0.1ping/s。
4.根据权利要求1所述的一种基于实验水槽的鱼类自由状态目标强度测量装置，其特征在于：所述水槽装置为长为2m，宽1.6m，高1.6m，玻璃厚度为20mm，且使用304不锈钢作为支架。
5.根据权利要求1所述的一种基于实验水槽的鱼类自由状态目标强度测量装置，其特征在于：所述实验水槽的具体工作方法如下，数据测量时间从收发合置换能器下水开始到收发合置换能器被取出，持续时间为48小时，测量完成后，取出收发合置换能器，用电脑连接收发合置换能器以提取内部的声学数据，提取成功后，结合监测得到的视频截取所需时间段的声学数据，再使用matlab加以拟合算法进行数据处理最后得出目标强度值。
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