CN208273914U - 一种无接触测定飞行昆虫飞行轨迹的测定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无接触测定飞行昆虫飞行轨迹的装置，所述装置包括接收器阵列、透明顶盖和底座，透明顶盖和底座结合构成用于昆虫活动的封闭空间，底座上设有红外线发射源且所述红外线发射源能够向外界散发呈球形的红外线，所述接收器阵列均匀紧密的安设在透明顶盖的内侧并能接收到红外线发射源发射的红外线，接收器阵列通过信号线与信号处理装置相连接。本实用新型解决现有技术的测定方法影响了昆虫的自由飞行，无法测得昆虫飞行时的真实数据的问题，本实用新型可以对飞行昆虫无伤害、尽可能地减少对其人为影响地进行飞行轨迹测定。
Description
技术领域
本实用新型涉及昆虫行为学领域，具体为一种无接触测定飞行昆虫飞行轨迹的测定装置。
背景技术
许多昆虫具有定向运动的行为。对部分社会性昆虫和迁飞性昆虫定向行为的大量研究已经初步阐明太阳、地磁场、天体、风及地面标志物等都可能成为昆虫返巢和迁飞定向的线索。但在研究的过程中，借助已有的专利如“一种小型昆虫定向飞行模拟跟踪装置”(CN204272969U)对个体较小的昆虫进行实验十分复杂且效果不好，与其他的用于昆虫定向的专利都有一个共同的缺点即实验装置与虫体直接接触，影响了昆虫的自由飞行，无论所选用的与虫体接触的部件的材料是多么轻便，但都限制了昆虫，只能做简单的有规律的飞行轨迹，多半只能做平面的运动，这与昆虫的实际飞行状态有较大的差异。且用于粘合的胶水对于昆虫有着很大的毒性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出的一种无接触测定飞行昆虫飞行轨迹的测定装置，以解决现有技术的测定方法影响了昆虫的自由飞行，无法测得昆虫飞行时的真实数据的问题。
本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：
一种无接触测定飞行昆虫飞行轨迹的测定装置，所述装置包括接收器阵列、透明顶盖和底座，透明顶盖和底座结合构成用于昆虫活动的封闭空间，底座上设有红外线发射源且所述红外线发射源能够向外界散发呈球形的红外线，所述接收器阵列均匀紧密的安设在透明顶盖的内侧并能接收到红外线发射源发射的红外线，接收器阵列通过信号线与信号处理装置相连接。
优选的，所述透明顶盖通过转轴与底座连接，所述透明顶盖的下沿与底座结合位置设有橡胶封皮，在橡胶封皮四周，均匀开设12个透气小孔。
优选的，所述的接收器阵列通过信号线与底座上的数据接口相连接，该数据接口通过数据线与信号处理装置相连接。
优选的，所述红外线发射源的导线和电源部分埋存于底座内。
更优选的，所述的转轴上开设有导线槽，与接收器阵列连接的信号线穿过导线槽与底座上的数据接口相连接。
优选的，所述底座的材质为铝合金，且所述底座的边缘为圆角。
优选的，红外线发射源发射的红外线波长在900nm～1000nm之间。
优选的，所述透明顶盖的材质为亚克力或超白玻璃。
优选的，所述转轴的材质为不锈钢。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型的测定方法为：开始实验时，将一只待测定昆虫放到透明顶盖和底座之间，合上透明顶盖，昆虫即处在封闭的空间之中。接通电源，红外发射源开始工作，放出的红外线传到接收器阵列上，当昆虫开始飞行时，会沿着飞行路径挡住部分接收器的射线，再根据“近大远小”的原理，可以计算出昆虫距离发射源中心的距离，而根据阵列接收器上被挡住信号的点的位置，可以计算出昆虫所处的高度和水平位置，本实用新型的测量方法更加快捷，减少了人为操作，能够避免人工产生的失误，无需对昆虫进行繁琐的操作，确保了实验对象在自然状态，昆虫的运动状态更加自然，能够得出更加真实精确的数据。
透明顶盖和底座构成昆虫活动的封闭空间，此时昆虫就可以在有限的空间中自由运动了，当它在底部爬行时，由于接收器阵列的位置，昆虫在底座表面爬行时不会阻断红外线，这样就避免了记录下无用的数据，发射源发出的红外射线传递到接收器上，而当昆虫起飞之后，就开始遮挡红外线，从而产生有差异的电信号，本装置一方面能够有效采集数据，另一方面，现有技术往往需要在昆虫身上粘附微型摄像头或是牵引线等，对昆虫的运动产生很大的人为干扰，且用于粘附的胶水，对于昆虫的毒性很大，相较而言本实用新型更具有准确性、便利性且干扰小的优点，可适用与控制环境下的昆虫飞行轨迹测定，如在不同磁场环境下，或是温度环境。
进一步的，透明顶盖可选用亚克力或超白玻璃等材质，能在保证高度透光性的同时具有一定的强度。
进一步的，红外发射源并非平行光源或面光源，而是点光源，能够呈球型向外界空间均匀散发红外线，确保每个接收器都能均匀接收到红外线，减小了实验的计算量，更不易出现误差。
进一步的，所述的底座可选用铝合金材质，强度可靠的同时重量不大，底座的上下边缘做圆角处理，能够避免操作人员划伤，造成不必要的损失。
附图说明
图1为本实用新型的整体示意图；
图2为本实用新型的射线模拟水平方向示意图；
图3为本实用新型的接收器阵列俯视示意图；
图4为本实用新型的射线被虫体阻挡时的位置计算原理图一；
图5为本实用新型的射线被虫体阻挡时的位置计算原理图二；
图6为本实用新型所测定的昆虫飞行轨迹示意图。
其中：1—接收器阵列；2—透明顶盖；3—红外发射源；4—转轴；5—数据接口；6—底座。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1到图3所示：一种无接触测定飞行昆虫飞行轨迹的测定装置，所述装置包括接收器阵列、透明顶盖和底座，透明顶盖和底座结合构成用于昆虫活动的封闭空间，底座上设有红外线发射源且所述红外线发射源能够向外界散发呈球形的红外线，所述接收器阵列均匀紧密的安设在透明顶盖的内侧并能接收到红外线发射源发射的红外线，接收器阵列通过信号线与信号处理装置相连接。所述透明顶盖通过转轴与底座连接，所述透明顶盖的下沿与底座结合位置设有橡胶封皮，在橡胶封皮四周，均匀开设12个透气小孔。所述的接收器阵列通过信号线与底座上的数据接口相连接，该数据接口通过数据线与信号处理装置相连接。所述红外线发射源的导线和电源部分埋存于底座内。所述的转轴上开设有导线槽，与接收器阵列连接的信号线穿过导线槽与底座上的数据接口相连接。所述底座的材质为铝合金，且所述底座的边缘为圆角。红外线发射源发射的红外线波长在900nm～1000nm之间。所述透明顶盖的材质为亚克力或超白玻璃。所述转轴的材质为不锈钢。
如图4、图5所示，本实用新型的测定方法为：
a)开始测定时，用黑色遮光布将装置盖起来、或是将装置放置在黑暗环境中，测量待测定昆虫的直径d，将待测定昆虫放入装置，取所述装置的剖面，以红外线发射源为原点o，底座为横轴，过原点o做横轴的垂线为纵轴建立直角坐标系，
b)启动红外线发射源，待测定昆虫遮挡部分红外线使得接收器阵列中的部分接收器接收不到红外线，确定未接收到红外线的接收器位置并选取相距最远的两个接收器分别标记为a和b，测量出a和b距离横轴的垂直距离为ax和bx，
c)设待测定昆虫位置为x，已知透明顶盖的半径为r，通过公式计算得出待测定昆虫所阻挡射线形成的夹角∠3：
通过公式计算得出待测定昆虫距发射源距离rx：
通过公式计算得出待测定昆虫的横纵坐标x和y：
d)观测待测定昆虫投影所处的方位，能够确定待测定昆虫的水平位置，通过已确定的待测定昆虫的横纵坐标x和y，能够得出待测定昆虫的三维空间位置参数，
e)通过大量连续的测定待测定昆虫的三维位置参数，对昆虫三维位置进行比对能够的得出测定过程中昆虫的运动轨迹。
实施例1
测量褐飞虱直径为3.8毫米，连接好电脑和设备之后，打开透明顶盖，将褐飞虱放入底座和透明顶盖之间，再关闭透明顶盖，此时褐飞虱就可以在有限的空间中自由运动了，当它在底部爬行时，由于接收器阵列的位置，昆虫在底座表面爬行时不会阻断红外线，这样就避免了记录下无用的数据，而当昆虫起飞之后，就开始遮挡红外线，数据开始有效采集。
采集刷新速度为每0.01s记录一次，将各接收器将状态输入电脑，记录下未接受到红外线的接收器编号，将其对应到已经存储好的接收器阵列分布图上，根据被遮挡的接收器位置，计算出昆虫此时所处的具体空间位置，在10个小时的运行后，根据每0.01s昆虫的空间位置绘制出昆虫此段时间中的空间运动轨迹如图6所示。
对于研究昆虫飞行行为有很大的作用，例如模拟飞虱在不同磁场强度下的飞行行为。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内；本实用新型未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
Claims (9)
1.一种无接触测定飞行昆虫飞行轨迹的测定装置，其特征在于：所述装置包括接收器阵列（1）、透明顶盖（2）和底座（6），透明顶盖（2）和底座（6）结合构成用于昆虫活动的封闭空间，底座（6）上设有红外线发射源（3）且所述红外线发射源（3）向外界散发的红外线整体呈球形，所述接收器阵列（1）均匀紧密的安设在透明顶盖（2）的内侧并能接收到红外线发射源（3）发射的红外线，接收器阵列（1）通过信号线与信号处理装置相连接。
2.根据权利要求1所述的一种无接触测定飞行昆虫飞行轨迹的测定装置，其特征在于：所述透明顶盖（2）通过转轴（4）与底座（6）连接，所述透明顶盖（2）的下沿与底座（6）结合位置设有橡胶封皮，在橡胶封皮四周，均匀开设12个透气小孔。
3.根据权利要求1所述的一种无接触测定飞行昆虫飞行轨迹的测定装置，其特征在于：所述的接收器阵列（1）通过信号线与底座（6）上的数据接口（5）相连接，该数据接口（5）通过数据线与信号处理装置相连接。
4.根据权利要求2所述的一种无接触测定飞行昆虫飞行轨迹的测定装置，其特征在于：所述的转轴（4）上开设有导线槽，与接收器阵列（1）连接的信号线穿过导线槽与底座（6）上的数据接口（5）相连接。
5.根据权利要求1所述的一种无接触测定飞行昆虫飞行轨迹的测定装置，其特征在于：所述红外线发射源（3）的导线和电源部分埋存于底座（6）内。
6.根据权利要求1所述的一种无接触测定飞行昆虫飞行轨迹的测定装置，其特征在于：所述底座（6）的材质为铝合金，且所述底座（6）的边缘为圆角。
7.根据权利要求1所述的一种无接触测定飞行昆虫飞行轨迹的测定装置，其特征在于：红外线发射源（3）发射的红外线波长在900nm~1000nm之间。
8.根据权利要求1所述的一种无接触测定飞行昆虫飞行轨迹的测定装置，其特征在于：所述透明顶盖（2）的材质为亚克力或超白玻璃。
9.根据权利要求2所述的一种无接触测定飞行昆虫飞行轨迹的测定装置，其特征在于：所述转轴（4）的材质为不锈钢。
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