昆蟲飛行扭矩測量方法及裝置的製作方法
2023-06-13 13:22:31
專利名稱：昆蟲飛行扭矩測量方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及測量方法及裝置，特別是一種動態測量昆蟲飛行扭矩的方法及裝置。
背景技術：
在昆蟲行為學研究中，需要實時測量昆蟲(如果蠅)的飛行扭矩，用於研究昆蟲飛行動力學或組成果蠅飛行模擬器系統研究學習記憶。昆蟲飛行時所產生的扭矩為10-10牛.米數量級，且變化速度快，從靜止到轉向可以在10毫秒內完成，因而需要靈敏度很高、響應速度很快的扭矩測量裝置進行測量。
1964年，德國科學家卡爾.蓋茨發明了利用電磁感應直接測量家蠅飛行扭矩的裝置，1984年德國工程師沃爾夫對其進行改進，用於果蠅飛行扭矩測量。在此類裝置中測量芯軸由懸絲支承，昆蟲飛行時產生的力會導致昆蟲身體的移動，這會影響用電極或顯微鏡觀測昆蟲腦神經活動。1976年，卡爾.蓋茨發明了利用紅外線測量昆蟲翅膀運動裝置，經計算可以測量出昆蟲的扭矩，這一裝置光路複雜，與顯微鏡光路易互相干擾，光線投射裝置結構也較複雜，不便於從果蠅上方觀測果蠅腦部。
發明內容
本發明的目的是要提供一種結構簡單，可保證昆蟲的固定而又不幹擾光學顯微鏡觀測的扭矩測量裝置。
為達到上述目的，本發明的技術解決方案是提供一種昆蟲飛行扭矩測量裝置，由固定杆、微型聲音傳感器和電路組成，其固定杆置於兩個微型聲音傳感器上方，兩個微型聲音傳感器串連，中間接點接地，兩端引出線分別與兩個電路的放大器電連接，兩個放大器再與兩個檢波電路電連接，檢波電路輸出的信號匯於比較電路，比較電路接輸出端。
所述的扭矩測量裝置，其還包括兩個拾音導管，拾音導管的前端有小孔，尾部內安裝微型聲音傳感器。
所述的扭矩測量裝置，其固定杆端部距微型聲音傳感器6～8mm，兩個微型聲音傳感器之間的間距為4～5mm。
所述的扭矩測量裝置，其固定杆端部距拾音導管6～8mm，兩個拾音導管之間的間距為4～5mm。
所述的扭矩測量裝置，其所述拾音導管前端的小孔，孔徑為1.5～2mm。
一種昆蟲飛行扭矩測量方法，其利用昆蟲飛行轉向時，左右翅膀的拍動幅度不同，會導致左右翅膀的音量變化，對左右翅膀的兩個通道聲音幅度求差，以求出昆蟲的飛行扭矩。
所述的測量方法，其包括以下步驟a)將昆蟲固於固定杆端部；b)使兩個微型聲音傳感器或拾音導管置於昆蟲後部；c)調整昆蟲與微型聲音傳感器或拾音導管之間的距離，為1.5～2.5mm，且使兩微型聲音傳感器或拾音導管分別對著昆蟲的左右翅膀；d)昆蟲飛動後，開啟電源；e)依據左右翅膀聲音的差值，由比較電路處理後，輸出扭距信號。
所述的測量方法，其在a)步中，是將昆蟲粘於固定杆端部。
所述的測量方法，其所述左右翅膀聲音的差值與昆蟲的飛行扭矩近似成正比的關係。
本發明的測量方法準確，由於在本發明中採用聲音作為測量載體，所需器件很少，結構簡單、製造容易、成本低。測量傳感器不直接接觸昆蟲，對昆蟲的運動及光學顯微鏡等各種測量均沒有幹擾，昆蟲的正上方沒有普通扭矩測量裝置的複雜結構，固定杆可以做成任意形狀，便於從上方的任意角度觀測果蠅腦部。
圖1本發明第一實施例示意圖；圖2本發明第二實施例示意圖。
具體實施例方式
實施例一如圖1所示，昆蟲1被粘在固定杆4上，身體後面2毫米左右安裝了兩個微型聲音傳感器2、3，兩個微型聲音傳感器2、3串連，中間接點接地，兩端引出線分別與兩個電路的放大器7、8電連接，兩個放大器7、8再與兩個檢波電路9、10電連接，檢波電路9、10輸出的信號匯於比較電路11，經比較電路11判斷後，輸出信號，給出對果蠅1扭矩的測量結果。該測量結果可以用來研究或組成如飛行模擬器的其他儀器系統。
昆蟲1翅膀的拍動將聲音傳給聲音傳感器2、3，其電信號經放大、檢波得到聲音幅度信號。由於昆蟲1飛行轉向時，左右翅膀的拍動幅度不同，會導致左右翅膀的音量變化，對兩個通道聲音幅度求差，可以求出昆蟲1的飛行扭矩，例如，昆蟲1向左轉向時，右邊翅膀拍動幅度增加，左邊翅膀拍動幅度減小，因此右邊聲道的聲音會比左邊聲道的聲音強。
對於果蠅1扭矩測量，使用微型電容式話筒作聲音傳感器2、3，當聲音傳感器2、3放在果蠅後2毫米，左右間距為4毫米的情況下，左右聲道聲音幅度的差，即輸出信號與果蠅1的扭矩近似成正比的關係。
固定杆4與微型聲音傳感器2、3，置於試驗臺上。
實施例二如圖2所示，實施例二與實施例一的區別在於聲音傳感器2、3上加裝了拾音導管5、6，其他都一樣。在果蠅1身後2毫米處、間距4毫米安裝左右兩個拾音導管5、6，拾音導管5、6的前端有小孔，孔直徑約2毫米，分別朝向果蠅1左右翅膀，拾音導管5、6尾部內安裝微型電容式話筒(微型聲音傳感器)2、3，微型電容式話筒2、3與電路的連接和實施例一相同。拾音導管5、6的使用使果蠅1身後的拾音結構縮小，減小對果蠅1的影響，拾音也更有方向性，能更好地分離左右翅膀的聲音。使用該裝置，果蠅1的扭矩與左右翅膀聲音的差值近似成正比，可以用來測量果蠅1等飛行昆蟲的扭矩。
權利要求
1.一種昆蟲飛行扭矩測量裝置，由固定杆、微型聲音傳感器和電路組成，其特徵在於，固定杆置於兩個微型聲音傳感器上方，兩個微型聲音傳感器串連，中間接點接地，兩端引出線分別與兩個電路的放大器電連接，兩個放大器再與兩個檢波電路電連接，檢波電路輸出的信號匯於比較電路，比較電路接輸出端。
2.如權利要求1所述的扭矩測量裝置，其特徵在於，還包括兩個拾音導管，拾音導管的前端有小孔，尾部內安裝微型聲音傳感器。
3.如權利要求1所述的扭矩測量裝置，其特徵在於，固定杆端部距微型聲音傳感器6～8mm，兩個微型聲音傳感器之間的間距為4～5mm。
4.如權利要求2所述的扭矩測量裝置，其特徵在於，固定杆端部距拾音導管6～8mm，兩個拾音導管之間的間距為4～5mm。
5.如權利要求2所述的扭矩測量裝置，其特徵在於，所述拾音導管前端的小孔，孔徑為1.5～2mm。
6.一種昆蟲飛行扭矩測量方法，其特徵在於，利用昆蟲飛行轉向時，左右翅膀的拍動幅度不同，會導致左右翅膀的音量變化，對左右翅膀的兩個通道聲音幅度求差，以求出昆蟲的飛行扭矩。
7.如權利要求6所述的測量方法，其特徵在於，包括以下步驟a)將昆蟲固於固定杆端部；b)使兩個微型聲音傳感器或拾音導管置於昆蟲後部；c)調整昆蟲與微型聲音傳感器或拾音導管之間的距離，為1.5～2.5mm，且使兩微型聲音傳感器或拾音導管分別對著昆蟲的左右翅膀；d)昆蟲飛動後，開啟電源；e)依據左右翅膀聲音的差值，由比較電路處理後，輸出扭距信號。
8.如權利要求7所述的測量方法，其特徵在於，在a)步中，是將昆蟲粘於固定杆端部。
9.如權利要求7所述的測量方法，其特徵在於，所述左右翅膀聲音的差值與昆蟲的飛行扭矩成正比的關係。
全文摘要
本發明涉及測量方法及裝置，特別是一種動態測量昆蟲飛行扭矩的方法及裝置。該測量裝置，由固定杆、微型聲音傳感器和電路板組成，其固定杆置於兩個微型聲音傳感器上方，兩個微型聲音傳感器串連，中間接點接地，兩端引出線分別與兩個電路的放大器電連接，兩個放大器再與兩個檢波電路電連接，檢波電路輸出的信號匯於比較電路，比較電路接輸出端。該測量方法，是利用昆蟲飛行轉向時，左右翅膀的拍動幅度不同，會導致左右翅膀的音量變化，對左右翅膀的兩個通道聲音幅度求差，以求出昆蟲的飛行扭矩。本發明的測量方法準確，裝置所需器件少，結構簡單、製造容易、成本低。
文檔編號G01L5/00GK1601235SQ03158800
公開日2005年3月30日 申請日期2003年9月25日 優先權日2003年9月25日
發明者唐世明 申請人:中國科學院生物物理研究所