Vleermuizen op de radar 2

Transcriptie

1 Willem A. Hol, VLEN-dag, Vleermuizen op de radar 2 Relatie ultrasone pulsen en vleugelslag

2 Vleermuizen op de radar Inleiding Vliegen kost veel energie Uitzenden van sterke ultrasone echolocatiepulsen kost ook veel energie Het uitzenden van echolocatiepulsen tijdens het vliegen blijkt vanwege het efficiënt geïntegreerde systeem van beweging en ademhaling relatief weinig extra energie te kosten, o.a. Speakman & Racey (1991), *1) ex. 1 ex. 4 ex. 1 ex. 4 Uit: Wong, J.G. & Waters, D.A. (2001), *2) 2 Wong & Waters (2001) vonden in een laboratoriumexperiment twee voorkeursposities van de echolocatiepulsen (Kleine dwergvleermuis): Vlak voor het einde van de opgaande vleugelbeweging Direct na het begin van de neergaande vleugelbeweging *1) Speakman, J.R. & Racey, P.A. (2001), No cost for echolocation for bats in flight, Nature 350, *2) Wong, J.G. & Waters, D.A. (2001), The Synchronisation of Signal Emission with Wingbeat during the Approach phase in Soprano Pipistrelles (Pipistrellus pygmaeus), J. Exp. Biol. 204,

3 Vleermuizen op de radar Vraagstelling Relatie in tijd tussen ultrasone pulsen en vleugelslag Is vleugelslag van een overvliegende vleermuis waar te nemen met een eenvoudige? Zijn er voorkeursposities van de ultrasone pulsen? 3

4 Vleermuizen op de radar Opbouw verhaal Doppler en Effect van golflengte Signatuur Meetlocatie Meetopstelling Registratie van signalen en ultrasone pulsen Resultaten Tijd-frequentie plaatjes plus ultrasoon Conclusies 4

5 Doppler en Dopplereffect Bewegende bron en/of ontvanger Bron beweegt naar ontvanger toe: ontvanger hoort hogere frequentie Bron beweegt van ontvanger af: ontvanger hoort lagere frequentie Uitgezonden golven radar 5 Zendt constante frequentie uit (CW) Door beweging van object verandert ontvangen frequentie: Object naar radar toe: hogere frequentie Object van radar af: lagere frequentie In radarontvanger wordt door mixen de verschilfrequentie (Doppler frequentie) gemaakt: f Doppler = 2 v radieel / labda K-band, 24 GHz, labda = 1.25 cm: v radieel = 6.25 m/s 1 khz X-band, 10 GHz, labda = 3 cm: v radieel = 15 m/s 1 khz Gereflecteerde golven (hogere frequentie) radar

6 Doppler signaal / invliegende Gewone dwerg (X-band) s -> -13 m Positief = Inkomend (naar radar toe) Fietspad Hasseleres Deurningen, 19 mei 2010, nr 23 ch s -> -6 m (1 khz = 15 m/s) Negatief = Uitgaand (van radar af) Integratietijd per spectrum: 43 ms Radar reflecterend oppervlak (RCS) van Gewone dwergvleermuis 6 in tijd (samples) Radar real time

7 Meetlocatie Metingen langs vliegroute Fietspad Hasseleres Deurningen Kort traject zonder bomen Ervaring: Dwergvleermuizen vliegen hier vaak op hoofd hoogte Daarom redelijk grote kans dat dwergen hier binnen de radarbundel vliegen Richting N Richting Z Meetlocatie Deel van Hasseleres (Hengelo NO) 7

8 Meetopstelling 24 GHz lange kabel Stereo Batdetector Batdetector Multiheadset mic L IPS GHz CW transducer mic R Vertikaal opgesteld Stereo ultrasoon microfoon voorversterker m kabels Terratec DMX 6Fire Externe Geluidskaart (4 x 192 khz) 12 V loodaccu USB 2.0 Laptop + SW simultane Wav opnamen Radarbundel (schematisch) IPS-146 met radome IPS-146 transducer 8

9 Tijd-frequentieplaatje / radar Fietspad Hasseleres Deurningen,19 juli 2010, nr 28 Positief = Inkomend (naar radar toe) (1 khz = 6.25 m/s) Negatief = Uitgaand (van radar af) Integratietijd per spectrum: 11 ms in tijd (samples) 9

10 Tijd-frequentieplaatje / ultrasoon Fietspad Hasseleres Deurningen,19 juli 2010, nr 28 in tijd (samples) 24 x vertraagd 10

11 Tijd-frequentieplaatje / ultrasoon Fietspad Hasseleres Deurningen,19 juli 2010, nr 28 Mic L Mic L Mic R Mic R 11 Mic L Mic in tijd R (samples) Mic L Mic R Deze Gewone dwergvleermuis vliegt bijna recht over radar heen

12 Tijd-frequentieplaatje / ultrasoon en radar 1 Fietspad Hasseleres Deurningen,19 juli 2010, nr 28 (1 khz = 6.25 m/s) neer op neer in tijd (samples) 12

13 Tijd-frequentieplaatje / ultrasoon en radar 1 Fietspad Hasseleres Deurningen,19 juli 2010, nr 28 (1 khz = 6.25 m/s) neer op neer in tijd (samples) 13

14 Tijd-frequentieplaatje / ultrasoon en radar 2 Fietspad Hasseleres Deurningen,19 juli 2010, nr 13 (1 khz = 6.25 m/s) neer op neer in tijd (samples) 14

15 Tijd-frequentieplaatje / ultrasoon en radar 3 Fietspad Hasseleres Deurningen,19 juli 2010, nr 31 (1 khz = 6.25 m/s) op neer op neer op neer op neer in tijd (samples) 15

16 Vleermuizen op de radar Conclusie Vleugelslag van een laag overvliegende vleermuis is goed waar te nemen met een eenvoudige 24 GHz Uitzenden van ultrasone pulsen wordt gesynchroniseerd met vleugelslag Er is een duidelijke voorkeurspositie van de ultrasone pulsen Meestal: Overgang van opgaande naar neergaande vleugelbeweging Ook: Midden in de opgaande vleugelbeweging Verder onderzoek Nauwkeuriger positiebepaling van ultrasone pulsen Door betere schatting van afstand van vleermuis (2 radars en/of 4 microfoons) Vleugelslag van een vleermuis is veel complexer dan een afwisseling van opgaande en neergaande vleugelbewegingen Opnamen met hogesnelheidscamera kan uitkomst bieden Deelname aan project Vliegkunstenaars, Universiteit Wageningen, Winnaar Academische Jaarprijs 2010 Gelijktijdige registratie van beelden met hogesnelheidscamera, ultrasone pulsen en signalen 16