國外科研團(tuán)隊研發(fā)用光纖傳感器來檢測害蟲的方法

　　當(dāng)前，一種被列為危害最大的棗樹害蟲的紅甲蟲，每年都在世界范圍內(nèi)造成數(shù)百萬美元的經(jīng)濟(jì)損失。現(xiàn)在，KAUST研究團(tuán)隊已經(jīng)找到了一種成本效益高的方法，利用激光脈沖檢測感染的早期階段，給農(nóng)民足夠的時間來拯救他們的樹木。

　　紅掌象甲是一種飛行甲蟲，以棗樹為食，在棗樹上產(chǎn)卵。KAUST研究科學(xué)家Islam Ashry解釋說，當(dāng)紅掌象甲的感染在樹上造成明顯的痛苦跡象時，拯救它們已經(jīng)太遲了。目前有幾種方法被用來檢測紅棕櫚象甲的感染，但在大型棕櫚農(nóng)場中并不可靠或可行。這些方法包括使用嗅探犬，用基于計算機(jī)的斷層掃描技術(shù)對樹木進(jìn)行篩選，并將聲音探針插入樹干以檢測象鼻蟲幼蟲的咀嚼聲。

　　KAUST教授Boon S.Ooi在閱讀一篇關(guān)于這些疾病的破壞性影響的文章時認(rèn)識到，他在光子學(xué)方面的工作可能對此有幫助的。他解釋說：“光纖可以有效地探測幾公里外非常微弱的聲音。”他領(lǐng)導(dǎo)了一個研究小組，與沙特阿拉伯環(huán)境、水和農(nóng)業(yè)部的尤塞夫·費(fèi)哈德（Yousef Al-Fehaid）合作，研究光纖是否可以作為一種成本效益高、無創(chuàng)性的手段來檢測幼體發(fā)出的早期咀嚼聲。

　　他們開發(fā)了一種方法，將激光脈沖從傳感設(shè)備發(fā)送到光纖中，光纖可以纏繞在大片地區(qū)的多棵樹的樹干上，聲音與光纖內(nèi)部的光信號相互作用，改變其頻率。光纖將數(shù)據(jù)反饋到傳感器中，傳感器以相對的精度可以告知農(nóng)民哪些樹木健康，哪些樹木受到感染。

　　在使用他們的系統(tǒng)之前，研究人員記錄了12天大的幼蟲來識別它們的聲音特征，他們還記錄和識別了典型背景噪音的聲音特征，如風(fēng)和鳥。聲音的頻率差異很大，他們可以在傳感器上安裝一個濾鏡，濾除大部分不相關(guān)的噪音。他們還開發(fā)了一種算法，可以分析傳入的信號來消除幼蟲的噪音，對小樹的實(shí)驗(yàn)室測試表明，該系統(tǒng)可靠地區(qū)分了健康樹和受害樹。

　　KAUST研究所的科學(xué)家袁茂說：“我們的傳感器可以用一根10公里長的光纖對大約1000棵棕櫚樹進(jìn)行無創(chuàng)、全天候、低成本的同時監(jiān)測，檢測到12天大的幼蟲?！薄?/p>

　　該小組下一步計劃將其傳感系統(tǒng)部署在大型露天農(nóng)場，這將需要對系統(tǒng)進(jìn)行修改，包括先進(jìn)的信號處理技術(shù)，可以丟棄在這些環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的噪音。