CN115397237A - 对生物对象进行非线性参数化影响的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物技术领域。提出了一种用于对诸如鸟类或小型动物的生物对象施加非线性参数效应的方法和装置。要求保护的方法涉及使用具有不同载波频率的两个声学信号和可见光谱中的脉冲调制非相干光场来施加效应。第一声学信号的载波频率是固定的,第二声学信号的载波频率是在生物对象听觉道的最大敏感度范围内的扫频载波频率。频率之间的差异在于生物对象的低共振频率范围内。要求保护的装置包括具有声音发射器的声学信号发生器、脉冲调制器、用于调整声学信号发生器的载波频率的单元以及非相干光发射器。本发明在生物对象中引发行为反应,即一致回避应用上述物理因素的区域。

Description

对生物对象进行非线性参数化影响的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种阻止生物对象进入保护区的技术。这些生物对象是动物、特别是鸟类和小型动物。
保护区特别是:
-机场设施;
-农业用地(果园、葡萄园、浆果、谷物和其他作物的种植区);
-牲畜、家禽和鱼类养殖场;
-工业区。
背景技术
已知有一种驱赶鸟类和啮齿动物的生物声学方法。这种装置被称为生物声学稻草人(驱赶装置)。该方法的工作原理如下:定义的信号在随机的时间间隔内被发送。这些是待吓走的鸟类的报警和求救信号。这些信号是预先录制好的。
当使用多个这种带有信号的装置时,该方法的效率更高。
生物声学方法用于著名公司Bird Gard(美国)[1,2]和Weitech(比利时)[3]公司的装置系列中。
已知的生物声学驱赶方法的缺点是:
-生物对象对产生的声音的习惯性以及对它们的漠视;
-为了距离远处有产生有效影响,必须使用大功率的声波源;
-没有通用的信号可以吓跑所有的鸟类和啮齿动物。
所要求保护的发明的原型被认为是对入侵者进行声学影响的方法和装置--RU2436297。
声学影响的方法包括发送两个不同载波频率的超声波信号。这里,频率差对应于生物对象的听觉通路的最大敏感度的频率。超声波探测信号的载波频率由对应于人体器官共振频率的次低频信号进行幅度调制。
该超声波冲击装置包括:
-具有第一频率发射器的超声波发生器;
-具有第二频率辐射器的超声波发生器;
-脉冲红外低频幅度调制器,调制器的输出与超声波发生器的控制输入相连。
使用影响入侵者听觉器官的两个定向窄带信号进行声学影响。窄带信号的使用导致发射器的高机电效率和它们的窄方向性,这确保了影响入侵者的高水平的双频声场。在这种情况下,这导致了具有差异频率的低频信号。该信号位于听觉通路的最敏感频率区。这个信号对入侵者有痛苦的影响。其影响是由于听觉通路的非线性特性[5,6]。
要求保护的发明原型的缺点是:
-由于超声波在空气中传播时功率损耗大,因此距离短;
-由于超声波在可听范围之外,大多数生物对象的听觉器官对其敏感度低。
所要求保护的发明消除了现有技术以及其原型中生物声学驱赶器的缺点。所要求的发明旨在解决民航飞机鸟类学安全领域的问题以及保护农业和食品工业的对象。
发明内容
本发明的实质在于利用生物对象的听觉器官在暴露于具有不同载波频率的可听波范围的两个声学信号(其中一个为扫频)时发生的非线性效应。频率的差异分量在生物对象的低共振频率范围内。优选地,频率的差异分量另外得到参数化的支持作用[7,8],例如通过可见光波段的脉冲调制非相干光场[9]来支持。这种支持作用与声学效应同步。非相干场脉冲的持续时间和重复率与脉冲声场的参数相似,即来自前面描述的载波频率的声学分量。
其中,
-声学信号的声压功率优选地低于已知的生物声学装置。
-第一声学信号的载波频率被固定。
-第一声学信号的载波频率和第二声学信号的载波频率优选地在生物对象的听觉通路的最大敏感度范围内、优选地在1-4kHz范围内,第二声学信号的载波频率在所述范围内扫频。第一和第二载波信号的频率差可以在生物对象的低共振频率范围内(低频),最好在1至20赫兹的范围内。
-声波信号的两个载波频率,在振幅上与脉冲持续时间进行脉冲调制,其中脉冲持续时间优选地不低于生物对象的听觉通路敏感阈值的最小持续时间(250毫秒)。
-非相干辐射的频闪模式可能对视觉器官有最有效的影响。
在接触生物对象的过程中,接收到的调制声学信号的扫频差分量与它们的听觉器官的共振频率相吻合。这刺激它们的中枢神经系统。调制的可见光非相干波会导致空间迷失和视觉功能的时间限制。这共同导致了生物对象的行为反应、即持续避开影响物理因素的应用区域。
因此,本发明对生物对象有很强的同步复合效应。因此,听觉和视觉器官的线性特性受到影响。
对中型和大型实验动物(75只)进行了非线性参数效应的实验研究。研究期间记录了对听力、视觉和中枢神经系统的影响。
生物受试者的听觉器官被暴露在具有不同载波频率的可听波段的两个声学信号中。这些频率的声压功率约为135dB。当生物受试者暴露在最不利的声学因素条件下30分钟,观察到听觉器官的暂时功能障碍。在临床上没有观察到听觉器官的永久性变化或病变。一般来说,所需的分贝是根据要保护的物理情况在实验中设定的,可能包括实验设置阶段。
受试者的视觉器官被暴露在可见光波长范围内的非相干光场中。暴露在非相干白光辐射下是通过定量评估视力来评估的。视觉敏锐度是由眼睛对生物对象运动的生理反应决定的。视力是通过视动眼球震颤登记法确定的。曝光是在连续和脉冲模式下的最大强度。在指定的强度下照射1分钟后,100%的病例都会出现暂时性失明,不管是哪种模式。所有病例的眼球震颤都在曝光后10分钟内恢复。
将生物对象同时暴露在两种声学信号下和一分钟曝光时间中,中枢神经系统会产生明显的反应。具有不同载波频率的声学信号以及连续和脉冲模式的白光非相干发射,曝光时间为1分钟,导致了中枢神经系统的行为反应。这些行为反应如开始反应、回避反应和防御反应。中枢神经系统的反应是通过神经电生理学方法可靠地记录。暴露结束后1-2分钟,脑电图中记录了频率为3-4赫兹的主导节奏的明显出现。Theta节奏(4-8赫兹)的比例也增加了。这意味着生物对象的心理情绪紧张程度增加,焦虑感增加。曝光后5秒,所有的生物对象都表现出回避反应。这些生物对象离开了应用区(目标区域)。因此,它们表现出回避反应。对象的防御性行为明显占主导地位。
在暴露结束后以及一天后,没有观察到生物对象的行为或生理参数发生不可逆转的变化。没有观察到临床上显著的持续变化或中枢神经系统的病变。
实验结果表明,非线性参数暴露引起了生物对象的持续回避反应,并没有引起习惯化效应。
附图说明
图1是该装置的原理图。该装置的框图实现了所提出的对生物对象进行非线性参数化操控的方法。
具体实施方式
用于对生物对象进行非线性参数操控的装置包括:
-第一声学信号发生器1;
-第一声音发射器2;
-第二声学信号发生器3;
-第二声音发射器4;
-脉冲调制器5;
-声学信号发生器的载波频率的调谐单元6;
-非相干光发射器7。
用于对生物对象进行非线性参数操控的装置工作原理如下。来自脉冲调制器5输出的信号被送入声学信号发生器1、3和非相干光发射器7。这些信号包含有关调制参数的信息。从发生器中,可听范围内的脉冲调制声学信号和由调谐单元6进行频率区分的声学信号被输送到声学辐射器2、4。声音发射器形成强大的、嘈杂的声学信号。而光发射器则在可见光波长范围内发射非相干的信号。该信号的持续时间和脉冲重复率与脉冲声学信号相似。利用了生物对象8的听觉器官的非线性特性并增加其心理情感压力,该装置具有非线性参数效应,并且不会造成任何成瘾性影响。该设备会形成一种持久的反应,即避免接触区域。
参考信息来源
1.http://www.birdgard.com/
2.Grabovsky V.I.,Moseshvili A.L.企业的鸟类学保护,食品工业,2010.ns5.p.30–32;
3.http://www.weitech.ru/
4.2010年4月13日的第4项RF发明专利JVs RU 2436297 Cl.对入侵者进行声学冲击的方法和装置,作者,谢尔巴科夫G.N.,安西列维奇M.A;
5.Ioffe V.K.等,《声学手册》,第2.6段,听力的非线性特性,M,c42–43;
6.Aldoshina I.听力的非线性特性,声音工程师1999;
7.Shcherbakov GN参数定位-一种新的检测隐藏物体方法及特种设备,2000.No.4.p.52–58;
8.L.V.Cherkesova,不同物理性质的谐振系统在多谐波外部影响下的非线性参数相互作用,大学论文集,技术科学,2003年,第4.p.11–15;
9.luizov A.V.视觉惯性,Oborongiz.1961.249p。

Claims (4)

1.一种基于使用听觉器官的非线性参数效应对生物对象、例如鸟类和啮齿动物等小型动物进行非线性参数操控的方法,
其特征在于,
对生物对象的影响是由两个不同载波频率的声学信号引起的,
第一声学信号的载波频率是固定的,
第二声学信号的载波频率是扫频的,
第一声学信号的载波频率和第二声学信号的载波频率是在生物对象的听觉通路的最大敏感度范围内,
这些载波频率之间的差是在生物对象的低共振频率的范围内,
采用可见光波范围内的脉冲、调制非相干光场的参数同步效应也被施加到生物对象,以及
这些同步效应的脉冲的持续时间以及其重复的频率与脉冲声场的参数相似。
2.根据权利要求1所述的方法,
其特征在于,
所述载波频率在听觉范围内被调至生物对象的听觉通路的最大敏感度范围内。
3.根据权利要求1所述的方法,
其特征在于,
所述声学信号的载波频率在幅度上被脉冲调制,其脉冲持续时间不小于生物对象的听觉通道的敏感性阈值的最小持续时间。
4.一种根据权利要求1至3中的任一项方法对生物对象进行非线性参数操控的装置,包括具有声音发射器(2、4)的声学信号发生器(1、3)以及脉冲调制器(5),
其特征在于,
所述装置具有调谐所述声学信号发生器的载波频率的单元(6),
所述单元的输出端连接到所述声学信号发生器(1、3)的控制输入端,
所述装置包括非相干光发射器(7),以及
所述脉冲调制器(5)的输入端与所述非相干光发射器(7)相连接。
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