地球上,通過鼻孔發(fā)出聲吶信號的蝙蝠大約有300多種,在這些蝙蝠鼻孔周圍分布著復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu),稱之為鼻葉。在蝙蝠中,有兩個較大種群具有鼻葉結(jié)構(gòu)：舊大陸菊頭蝠科蝙蝠(Rhinolophidae)和新大陸葉口蝠科蝙蝠(Phyllostomide)。由于不同種類蝙蝠的外耳和鼻葉外形結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜且各不相同,很多研究者對蝙蝠外耳和鼻葉進行了大量研究。研究表明外耳和鼻葉的外形結(jié)構(gòu)具有改變蝙蝠聲吶波束空間分布作用,但是鼻葉每一部分所起的聲學功能并沒有得到完全認證。迄今為止,很少有關(guān)于大馬鐵菊頭蝠頂葉時變對聲場波束分布影響的研究。本文綜合應(yīng)用兩臺高速攝相機以及雙目視覺方法得到頂葉相應(yīng)點的運動軌跡,并用超聲探測儀同步記錄蝙蝠這一時間段內(nèi)使用的聲吶脈沖,再利用高分辨率的X射線斷層掃描技術(shù)掃描蝙蝠鼻葉和外耳組織,通過數(shù)字圖像處理方法,三維可視化技術(shù)VTK得到可用于有限元方法計算的3D數(shù)字蝙蝠鼻葉和外耳模型,利用有限元數(shù)值計算方法得到不同模型的聲場分布,深入分析了頂葉時變和橫槽在頂葉時變中對蝙蝠所發(fā)超聲的影響,并定量分析FM蝙蝠和CF-FM蝙蝠遠場輻射波瓣,得到兩種不同聲吶信號蝙蝠的異同。所用到的理論知識涉及仿...

【文章頁數(shù)】：154 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
English Abstract
第一章 概述
    1.1 研究背景
    1.2 蝙蝠的聲吶信號
        1.2.1 蝙蝠聲吶的研究過程
        1.2.2 蝙蝠聲吶信號的類型
        1.2.3 變頻蝙蝠和恒頻-變頻蝙蝠
        1.2.4 蝙蝠聲吶信號的共性和差異性
    1.3 大馬鐵菊頭蝠的鼻葉特征及多普勒頻移補償特性
        1.3.1 大菊頭蝠的特征
        1.3.2 大馬鐵菊頭蝠的交流及其捕食策略
        1.3.3 大馬鐵菊頭蝠的多普勒頻移特點
    1.4 論文的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容、目的和意義
        1.4.1 研究的內(nèi)容、目的和意義
        1.4.2 論文的結(jié)構(gòu)
第二章 實驗和圖像處理
    2.1 樣品及數(shù)據(jù)采集
        2.1.1 蝙蝠樣品的采集
        2.1.2 數(shù)據(jù)采集
    2.2 MicroCT掃描和三維重建
        2.2.1 投影圖像的獲取
        2.2.2 利用投影圖像重建斷層圖像
        2.2.3 斷層圖像的優(yōu)化處理
        2.2.4 大馬鐵菊頭蝠鼻葉的可視化
        2.2.5 頂葉結(jié)構(gòu)的數(shù)字化處理
        2.2.6 蝙蝠外耳的人工耳道
        2.2.7 聲源的處理和聲場互易原理
第三章 計算方法
    3.1 標記點的三維數(shù)據(jù)獲得
    3.2 時變參數(shù)的優(yōu)化設(shè)置
        3.2.1 頂葉形變起始點和終點的確定
        3.2.2 頂葉不同形變狀態(tài)對應(yīng)持續(xù)脈沖的時間關(guān)系
    3.3 有限元聲場模擬計算
        3.3.1 有限元方法的應(yīng)用
        3.3.2 聲場近場分布
        3.3.3 聲場的遠場分布
    3.4 主瓣和旁瓣區(qū)域的劃分方法
    3.5 主瓣寬度和重疊率的計算方法
    3.6 主元分析確定外耳耳道方向
第四章 頂葉時變在回聲定位系統(tǒng)中的聲學功能
    4.1 頂葉時變與聲吶波束的關(guān)系
        4.1.1 頂葉時變方式
        4.1.2 頂葉形變狀態(tài)與聲吶脈沖的時間對應(yīng)關(guān)系
    4.2 頂葉時變對聲吶波束分布的影響
    4.3 頂葉不同形變狀態(tài)遠場輻射波束的定量分析
        4.3.1 主瓣在仰角方向上的寬度
        4.3.2 主瓣、旁瓣的重疊率
第五章 橫槽在頂葉時變過程中對超聲定位系統(tǒng)的影響
    5.1 體素填充頂葉橫槽
    5.2 體素填頂葉橫槽填充后遠場輻射波束
    5.3 橫槽自然狀態(tài)與體素填充后遠場輻射波束的差異
第六章 FM蝙蝠和CF-FM蝙蝠聲場的對比分析
    6.1 FM蝙蝠和CF-FM蝙蝠的遠場輻射波瓣圖
    6.2 CF-FM蝙蝠外耳時變在回聲定位系統(tǒng)中的聲學功能
        6.2.1 CF-FM蝙蝠外耳時變數(shù)據(jù)
        6.2.2 CF-FM蝙蝠外耳時變對聲場波束的影響
    6.3 CF-FM蝙蝠頂葉和外耳形變后與FM蝙蝠對應(yīng)聲場波束的共性
第七章 總結(jié)和展望
    7.1 研究結(jié)論小結(jié)
    7.2 工作展望
參考文獻
致謝
博士期間發(fā)表論文
博士期間參加的國際會議
附錄 外文論文
附件



本文編號：3878635