Акустическая метка

Акустические метки — это небольшие устройства, излучающие звук, которые позволяют обнаруживать и/или дистанционно отслеживать организмы в водных экосистемах. Акустические метки обычно используются для наблюдения за поведением рыбы. Исследования могут проводиться в озерах , реках , притоках , лиманах или на море . Технология акустических меток позволяет исследователям получать данные о местоположении помеченной рыбы: в зависимости от конфигурации метки и приемника исследователи могут получать простые данные о присутствии/отсутствии, двухмерные данные о местоположении или даже трехмерные данные о следах рыбы в режиме реального времени с субметровым разрешением.

Акустические метки позволяют исследователям:

Проводить исследования выживания
Мониторинг миграции/прохода/траектории
Отслеживание поведения в двух или трех измерениях (2D или 3D)
Измерение эффективности обхода плотин и других проходов
Наблюдайте за динамикой хищник/жертва
Сервейльное движение и деятельность

Выборка

Акустические метки передают сигнал, состоящий из акустических импульсов или «пингов», который отправляет информацию о местоположении помеченного организма на приемник гидрофона . Путем привязки полученной акустической сигнатуры к известному типу запрограммированного сигнального кода осуществляется идентификация конкретной меченой особи. Передаваемый сигнал может распространяться на расстояние до 1 км (в пресной воде). ^{[ нужна ссылка ]}. Приемники могут активно удерживаться исследователем («Активное отслеживание») или прикрепляться к определенным местам («Пассивное отслеживание»). ^[1] Массивы приемников могут обеспечить триангуляцию помеченных лиц на расстоянии многих километров. Акустические метки могут иметь очень длительный срок службы батареи — некоторые метки работают до четырех лет. ^{[ нужна ссылка ]}.

Акустические метки производятся самых разных форм и размеров в зависимости от типа изучаемого вида или типа среды, в которой проводится исследование. Параметры звука, такие как частота и метод модуляции, выбираются для оптимальной обнаруживаемости и уровня сигнала. Для океанических сред часто используются частоты менее 100 кГц. ^{[ нужна ссылка ]}, а частоты в несколько сотен килогерц более распространены для исследований в реках и озерах ^{[ нужна ссылка ]}.

Типичная акустическая метка состоит из пьезокерамического преобразователя , электроники привода/синхронизации и источника питания от батареи. ^{[ нужна ссылка ]}. Часто применяют цилиндрические или «трубчатые» преобразователи, имеющие металлизацию на внутренней и внешней стенках конструкции. При нормальной работе электрический сигнал переменного тока (AC), генерируемый электроникой привода/синхронизации, проходит через два слоя металлизации. Это напряжение создает напряжение в материале, что, в свою очередь, заставляет датчик излучать акустический сигнал или «пинг», который исходит наружу от поверхности трубки. Акустический «пинг» может быть обнаружен специализированными приемниками и обработан с использованием передовых методов обработки сигналов, чтобы определить, несет ли рыба, заплывающая в зону приема, конкретный акустический тег.

Акустические метки отличаются от других типов устройств, таких как радиометки или метки с пассивным индуктивным транспондером (PIT), тем, что они могут работать как в соленой, так и в пресной воде (метки RF и PIT плохо работают в соленой воде) и не зависят от управления ловите рыбу на определенном пути (метки PIT требуют, чтобы рыба проходила через ограниченную зону обнаружения).

Для прикрепления метки к организму используются несколько различных методов. У рыб метки часто вживляются в организм человека путем выполнения небольшого разреза в брюшной полости рыбы (хирургическая имплантация) или введения акустической метки в пищевод в желудок (желудочная имплантация). ^{[ нужна ссылка ]}. Внешнее крепление с помощью клеящих составов обычно не используется для рыб, поскольку жидкости от чешуи не позволяют успешно прикрепиться к ткани чешуи. У других организмов метки прикрепляются прочным клеем. ^{[ нужна ссылка ]}.

Ресиверы

Определив время прибытия звука на каждый гидрофон, можно рассчитать трехмерное положение рыбы. Приемник гидрофона улавливает звуковой сигнал и преобразует его в данные , которые исследователи используют для построения итогового положения меток в трех измерениях в режиме реального времени. ^[2] Использование программного обеспечения постобработки, такого как MarkTags , берет эти данные и выдает результат — 3D-трек.

Приложения

Реки

Плотины

В настоящее время акустические метки чаще всего используются для наблюдения за рыбой, приближающейся к отводным и направляющим сооружениям на плотинах ГЭС. Это позволяет гидроэлектростанциям, коммунальным предприятиям и муниципалитетам оценивать конкретные пути миграции, используемые рыбами (чаще всего лососевыми смолтами), определять места гибели рыб и оценивать поведение рыб в зависимости от гидродинамических условий и/или любых других параметров окружающей среды. В конечном счете, системы слежения за акустическими метками, работающие над повышением эффективности обхода и защитой популяций рыб, являются значительным прорывом в сохранении мигрирующих популяций лосося. Пример работы систем слежения за акустическими метками на реке Колумбия см. округа Грант в последней заявке или округа Челан последней заявке .

Акустические метки использовались, чтобы помочь коммунальным предприятиям, частным фирмам, а также государственным и федеральным агентствам соблюдать правила рыболовства, определенные Федеральными правилами и надзором за энергетикой, известными как FERC .

Озера

Океан

Прибрежная экосистема

Морская экосистема

См. также

Ссылки

^ Кук, Стивен Дж.; Мидвуд, Джонатан Д.; Тим, Джейсон Д.; Климли, Питер; Лукас, Мартин С.; Торстад, Ева Б.; Эйлер, Джон; Холбрук, Крис; Эбнер, Брендан К. (1 мая 2013 г.). «Отслеживание животных в пресной воде с помощью электронных меток: прошлое, настоящее и будущее» . Биотелеметрия животных . 1 :5. дои : 10.1186/2050-3385-1-5 . HDL : 11250/3077448 . S2CID 10991630 .
^ Кук, Стивен Дж.; Мидвуд, Джонатан Д.; Тим, Джейсон Д.; Климли, Питер; Лукас, Мартин С.; Торстад, Ева Б.; Эйлер, Джон; Холбрук, Крис; Эбнер, Брендан К. (1 мая 2013 г.). «Отслеживание животных в пресной воде с помощью электронных меток: прошлое, настоящее и будущее» . Биотелеметрия животных . 1 :5. дои : 10.1186/2050-3385-1-5 . HDL : 11250/3077448 . S2CID 10991630 .

[1] Кук, Стивен Дж.; Мидвуд, Джонатан Д.; Тим, Джейсон Д.; Климли, Питер; Лукас, Мартин С.; Торстад, Ева Б.; Эйлер, Джон; Холбрук, Крис; Эбнер, Брендан К. (1 мая 2013 г.). «Отслеживание животных в пресной воде с помощью электронных меток: прошлое, настоящее и будущее» . Биотелеметрия животных . 1 :5. дои : 10.1186/2050-3385-1-5 . HDL : 11250/3077448 . S2CID 10991630 .

[2] Кук, Стивен Дж.; Мидвуд, Джонатан Д.; Тим, Джейсон Д.; Климли, Питер; Лукас, Мартин С.; Торстад, Ева Б.; Эйлер, Джон; Холбрук, Крис; Эбнер, Брендан К. (1 мая 2013 г.). «Отслеживание животных в пресной воде с помощью электронных меток: прошлое, настоящее и будущее» . Биотелеметрия животных . 1 :5. дои : 10.1186/2050-3385-1-5 . HDL : 11250/3077448 . S2CID 10991630 .

[1]

[2]

v т и Гидроакустика
Сонар	Активная акустика Перегородки (подводная лодка) Бистатический гидролокатор Эхо зондирование Осциллятор Фессендена Гидролокатор бокового обзора GLORY Многолучевой эхолот Пассивная акустика Научный эхолот Гидролокатор бокового обзора Формирование луча сонара Гидроакустический буй Система датчиков буксируемой антенной решетки наблюдения Гидролокатор с синтезированной апертурой Гидролокатор с буксируемой решеткой Сонар, смотрящий вверх
Акустика океана	Акустическая сеть Акустический релиз Акустический доплеровский профилировщик тока Акустическая классификация морского дна Акустическая океанография гидрофон Система акустического позиционирования с длинной базой Акустическая томография океана Система акустического позиционирования с короткой базовой линией Софар-бомба Канал ГНФАР Градиент скорости звука Датчик скорости звука Система акустического позиционирования со сверхкороткой базовой линией Подводная акустика Подводная акустическая связь Система подводного акустического позиционирования
Акустическая экология	Акустическая съемка на рыбалке Акустическая метка Эхолокация животных Выброшенный на берег кит Глубокий рассеивающий слой Рыболокатор Рыболовная акустика Диапазон слуха морских млекопитающих Морские млекопитающие и гидролокатор Песня кита
Связанные темы	Акустическая подпись Биоакустика Биофония Геофизический МАСИНТ Гидрографические исследования Карта шума Звуковой ландшафт