基于虚拟仪器的鱼声信息采集系统的设计 study on fish acoustic signals acquisition and testing based on labview.pdfVIP

第37卷第6期 信息化研究 V01．37No．6 2011年12月 InformatizationResearch Dec．2011 基于虚拟仪器的鱼声信息采集系统的设计 崔秀华，胡国兵，崔金魁 (南京信息职业技术学院电子信息学院，南京，210046) MY． 摘要：针对鱼群在给食前后的状态和食物需求之间的关系，文章设计一种基于水听器及NI DAQ采集卡的鱼声信号采集系统方案，通过水听器感知鱼在不同状态下的声信号，经采集卡和虚拟仪 器(LabVIEW)编程实现模数转换、信号调理等环节，实现鱼声信号的采集、存储、显示与简单的分析任 务。测试结果表明，该方案可以实现不同状态下鱼声信号的采集与处理。 关键词：数据采集；虚拟仪器(LabVIEW)；水听器；鱼声信息 中图分类号：TN957 论与实际工程应用价值。而完成这个目标的首要任 0 引言 务就是实验室条件下构建一个鱼声信号采集、传输 在大规模渔场养殖过程中，有效的给食管理对 系统，该系统可以完成鱼声信号的采集和存储。 于渔业养殖有着重要的经济与环保意义。因为过度 1硬件系统组成 conversionration 的给食，将使得鱼食转换比(Fish FCR)等于给食量(瞻)除以生长量(kg))下降，过剩 的食物将会引来微生物的争夺，从而带来水质的污 两大部分组成，硬件包括计算机和数据采集设备 染，影响鱼成长的生态环境；同时这些食物也为野生 渔类生成提供了条件，造成高成本精饲料的损耗。 另一方面，不足的给食，显然会影响鱼的生长速度， 号之间，通过传感器(水听器)连接。水听器的功能 增加鱼之间由于竞食而产生的压力，导致FCR下 是将被测声音信号转换为电信号，水听器感测到的 降，影响产量。因此，寻求最佳给食方案是实现有效 微弱鱼声信号，经过其内置的低噪声放大器后，传输 给食管理的目标之一。若能通过测量鱼在进食前后 的状态与其食物需求之间的关系，在此基础上为给 下，实现对信号的放大、滤波、阻抗变换等调理环节， 食量、摄食时间、频率、心理状态、检测外部侵袭等提 供一定的辅助信息，则可确定动态的给食策略，保证 给食量与鱼本身的食欲之间的匹配，制定最佳给食 作的总体结构图如图1所示。 方案，构建自动给食系统，提高渔场的信息化水平， 增加经济收益’1刮。但在实际渔场环境中，由于鱼 的高密度及水质的混浊，不易对鱼的食欲变化进行 可视化观测，因此该问题成为一项具有挑战性的任 务。科学研究表明，鱼的很多心理与生理行为都与 其发出的声音有关(如摄食、产卵、生病、竞争、外侵 等)∞J，而声信号本身在水中传输损耗较低，加之鱼 图1基于LabVIEW的鱼声数据采集系统框图 的高密度及水质的混浊，不易对鱼的食欲变化进行 标准水听器用于液体中(主要是水中)作为声 可视化观测，因此利用声信号来观测、研究其摄食状 学测量的电声接收换能器，它的灵敏度(自由场灵 态特征，进而构建动态自动给食方案，有着重要的理 敏度或声压灵敏度)是经过准确校准的，其声学性 能应符合所规定的要求。目前在各种水听器中只有 收稿日期：2011—10一08。