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在生物振动学（Biotremology）研究中，昆虫振动信号探测存在设备昂贵等问题。研究人员设计了一种 DIY 压电接触麦克风，测试多种昆虫振动信号。结果显示其性能良好、成本低。这为相关研究提供了低成本工具，推动生物振动学发展。
在奇妙的昆虫世界里，它们有着独特的交流方式，其中通过表面传播的振动信号进行交流便是重要的一种。生物振动学这一新兴学科，专门研究动物利用特殊感觉受体和器官检测到的表面传播振动进行的交流。然而，目前对于昆虫振动信号的研究面临诸多挑战。
虽然至少 20 万种昆虫依赖振动交流，在 17 个昆虫目和 148 个科中都有这种交流方式的记录，但相关的振动声学信号记录却非常有限。例如，在 6000 种树皮甲虫中，仅有 40 种有记录；4000 种跳蚜中，也只有 100 多种被描述。蚂蚁作为陆地昆虫的优势群体，其振动声学交流的记录更是存在巨大缺口，尤其是古北区的物种。而且，现有检测昆虫产生的基质传播信号的技术和传感器各有优劣。激光多普勒振动测量法（LDV）虽被视为 “黄金标准”，精度高且非侵入性，但价格高昂，质量大、功耗高，在温暖环境中还易过热；压电加速度计广泛用于记录昆虫微振动，但每种方法都有其适用范围和局限性，这使得研究人员难以选择合适的工具，也限制了相关研究的开展。
为了解决这些问题，研究人员开展了利用自制压电接触麦克风进行昆虫生物振动学研究。他们设计并制作了一种新的 DIY 压电接触麦克风，将压电元件作为接触麦克风连接到数字录音机来检测昆虫发出的信号，还创建了合适的 3D 打印麦克风盒，方便与基质或夹持昆虫的软镊子连接。该研究成果对于生物振动学领域意义重大，它为综合分类学和行为生态学提供了更便捷的研究方法，让更多人能够参与到昆虫振动信号的研究中，推动了生物振动学研究的发展，相关论文发表在《Biodiversity Data Journal》上。
在研究方法上，研究人员主要运用了以下关键技术：首先是传感器构建技术，选用 27mm 白色标签压电圆盘（谐振频率 4.6 (± 0.5) KHz，谐振阻抗最大 300Ω），通过焊接将其与同轴电缆连接，再安装在 3D 打印的麦克风盒中，做好电磁屏蔽和绝缘处理；其次是信号采集技术，针对不同昆虫，采用不同的固定方式，如将昆虫放在装有植物的试管中，用鳄鱼夹固定试管与麦克风，或用软镊子夹住昆虫胸部，再用鳄鱼夹固定镊子，使用 Tescam DR - 60DMKII、Zoom F3 和 Zoom F6 等带有内置前置放大器的便携式音频记录器进行信号采集；最后是信号处理技术，利用开源软件 Audacity 3.6.1 进行信号处理，通过 Sonic Visualiser 5.0.1 软件绘制振荡图和频谱图。
研究结果
- 性能评估：
- 灵敏度：该自制压电接触麦克风能检测昆虫典型信号范围（50–5000Hz）的振动，与商业设备类似。但由于压电圆盘的频率响应受环境、安装方式等多种因素影响，存在一定局限性，无法像激光振动计那样在特定点记录振动。
- 成本：整个设备包括压电圆盘、电缆和放大器，成本不到 10 美元，相比经常超过 1000 美元的商业解决方案，成本大幅降低。
- 耐用性：在实验室和野外不同湿度和温度条件下测试，该传感器表现良好，适合野外研究。不过，长期在恶劣环境中使用，压电圆盘或连接部位可能会出现磨损。
- 可用性：自制设备使用的基于压电圆盘的接触麦克风是现代生产的元件，相比逐渐过时、难以获取的留声机唱头，更易获得。
- 信号记录与分析：研究人员记录了多种昆虫的信号，包括Messor wasmanni、Myrmica ravasinii、Manica rubida等蚂蚁，蚁巢甲虫Paussus turcicus，飞虱Orosanga japonica和跳蚜Bactericera perrisii。对记录信号进行处理后，发现除Messor wasmanni和Bactericera perrisii的信号外，所得振荡图和频谱图适合生物振动学的多种分析以及分类学鉴定。而且，Myrmica ravasinii、Manica rubida、Ponera coarctata、Paussus turcicus的摩擦发声记录以及Orosanga japonica雄性的求偶鸣叫记录，均为这些物种首次被记录。
研究结论与讨论：该研究设计的 DIY 压电接触麦克风是记录昆虫基质传播振动的可行且低成本的替代工具。它性能与商业传感器相当，但成本低，制作简单，使生物振动学研究更易被广泛人群接受。不过，该设备也存在一些局限性，如信号噪声比略高于商业设备，长期在恶劣环境使用可能出现磨损。未来可通过更好的隔音和更坚固的结构设计进行改进。总体而言，这项研究成果为生物振动学研究开辟了新途径，让更多专业研究人员和业余爱好者能够参与到昆虫振动信号的研究中，对深入理解昆虫的交流行为、分类学以及行为生态学等方面具有重要意义。
