Способ синтезирования репеллентных сигналов животных и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к средствам отпугивания животных и насекомых. При отпугивании формируют репеллентные импульсные акустические сигналы с крутыми передними и задними фронтами в двух частотных диапазонах, один из которых соответствует диапазону звукового общения животных, а второй - диапазону обостренного слуха. Быстро нарастающий энергетический максимум в начальной фазе акустического сигнала, контрастное изменение его динамического уровня, высокая интенсивность, а также резкое прекращение звука приводят к дискомфорту слуховую систему животных и насекомых. Устройство включает генераторы, посредством коммутатора подключенные к смесителю. С выхода последнего сигнал усиливается, формируются его крутые фронты и он излучается на защищаемую территорию. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к средствам отпугивания различных видов животных, обладающих слухом, например птиц, млекопитающих (мышей, крыс, собак и т.д.), а также насекомых и может быть применено для защиты различных хозяйственно важных объектов от животных-вредителей, а также для защиты людей от нападения агрессивных домашних и диких животных без причинения им ущерба.

Из существующего уровня техники известно множество средств и методов борьбы с животными-вредителями. Основная часть из них основана на уничтожении животных. Это различного вида ловушки (капканы), ядовитые вещества, подмешиваемые в пищу.

Недостаток этих средств заключается в том, что наряду с вредными животными могут быть уничтожены и полезные животные, а также возможно причинение вреда и человеку.

Также известны различные отпугивающие средства. К ним можно отнести ароматические вещества (источник отпугивающего запаха), воздействующие на органы обоняния животных (см. , например, патент РФ N 2062034, МПК A 01 M 23/00, 29/00, публ. 20.06.96), а также средства создания громких шумовых эффектов, воздействующих на органы слуха (см. патент РФ N 2051578, МПК A 01 M 29/00, 29/04, публ. 10.01.96).

Недостаток этих средств можно усмотреть в том, что ароматические вещества, используемые для защиты продуктов питания от грызунов, передают свой запах самим продуктам питания, тем самым фактически портя их. Громкие шумовые эффекты воздействуют не только на животных-вредителей (птиц), но и на людей, находящихся на защищаемой территории.

В последние годы с развитием звукозаписывающей техники появились устройства, которые воспроизводили записанные на магнитную ленту сигналы бедствия или тревоги, издаваемые в природных условиях животными-вредителями. Однако, эксплуатируя естественные репеллентные сигналы птиц (сигналы тревоги, бедствия), записанные на магнитофон, практики не получили долговременного положительного эффекта отпугивания. Более того, при их воспроизведении неизбежно возникает фаза подлета к источнику возбуждения. И это естественно. Ведь в природе каждый тревожный сигнал или сигнал бедствия связан с определенной поведенческой ситуацией, его вызвавшей. А поскольку транслируемый сигнал никак не привязан к определенной тревожной ситуации, аналогичной таковой в природе, то и привыкание к нему неизбежно. Более длителен период привыкания к репеллентному сигналу в том случае, если его предварять выстрелом или каким-либо пиротехническим воздействием. Но, во-первых, это не везде возможно, а во-вторых, и в этом случае привыкание неизбежно, т.к. эта модель из области искусственных и никогда ее не приравняешь к природной тревожной ситуации, когда животные неизбежно покидают опасную территорию.

Параллельно с развитием устройств, воспроизводящих записанные на магнитный носитель репеллентные сигналы, шло создание устройств, искусственно синтезирующих репеллентные сигналы. Однако все до сих пор известные синтезаторы репеллентных сигналов строились на максимальном приближении к естественному сигналу бедствия или тревоги. Особое внимание всегда уделялось частотным составляющим, гармоникам, общему частотному диапазону и т.д. (а.с. СССР N 1683619, МПК A 01 M 29/02, публ. 15.10.91, патент США N 4001817, МПК G 08 B 3/00, публ. 04.01.77).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ борьбы с вредными животными, описанный в патенте США N 4284845 МПК G 08 B 3/00, публ. 18.08.81, заключающийся в формировании репеллентных импульсных акустических сигналов в двух частотных диапазонах, один из которых находится ниже порога человеческого слуха, а другой - выше. Способ осуществляется с помощью устройства, содержащего два генератора, смеситель, усилитель мощности и излучатель. Данные способ и устройство выбираются в качестве прототипа.

Первоначальный эффект трансляции сигналов подобными синтезаторами дает значительный отпугивающий эффект, причем без фазы подлета птиц к источнику звука. Последнее объясняется тем, что синтезированный таким образом сигнал никогда не дотягивает по своей структуре до естественного и реакция птиц на него - лишь как на необычный акустический сигнал. Этим же объясняется и быстрое привыкание к нему. Вообще недостаток всех современных синтезаторов как с теоретической, так и с практической точки зрения как раз и заключается в том, что они создают максимально приближенный к естественному сигнал тревоги или бедствия. Если же мы идеально приблизимся к естественному сигналу, то, значит, только повторим его, а для этого достаточно и магнитофонных записей. Однако, как уже отмечалось выше, даже к высококлассным записям неизбежно привыкание. И никакая суперсовременная звуковоспроизводящая аппаратура не спасает дело.

Выход заключается в совершенно ином подходе к синтезированию репеллентных сигналов. Задача состоит в том, чтобы использовать лишь принципы построения структуры сигналов бедствия и тревоги. А строить его необходимо на основании знаний слуховой системы животных. Подобный сигнал не должен быть информативным в современном его понимании (тревога, страх, бедствие). Этот сигнал должен приводить к дискомфорту слуховую систему, а вместе с ней и весь организм, чтобы произошла единственная реакция - убегание (улетание).

Было установлено, что во всем спектре частот воспринимаемых животными можно выделить два особых диапазона, один из которых используется для общения между партнерами по виду (включая общение родителей с детьми), а другой является диапазоном обостренного (наилучшего) слуха, который используется для межвидового общения, в особенности в ситуациях предупреждения о тревоги и опасности.

Проведенные эксперименты показали, что повторение периодических импульсов с крутыми фронтами и широкой частотной полосой в указанных диапазонах усиливает стимулирующее действие синтезированных сигналов, резко увеличивает число возбужденных нервных элементов в слуховой системе, прежде всего на уровне улитки, слухового ганглия и медуллярных слуховых ядер. Широкая частотная полоса сигнала, кроме того, увеличивает помехозащищенность и восприятие сигнала различными реципиентами, т.е. всего видового состава животных. Этот эффект, кстати, характерен для большинства агрессивно-оборонительных криков птиц и млекопитающих.

Такие динамические характеристики звука, как мгновенно нарастающий энергетический максимум в начальной фазе акустического сигнала, контрастное изменение динамического уровня, высокая интенсивность, а также резкое прекращение звука - основополагающие компоненты репеллентного сигнала, воздействующего именно на слуховую систему животных.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является принуждение животного покинуть место его нахождения под воздействием репеллентных сигналов, диапазон частот и характеристики которых приводят к дискомфорту слуховую систему, а вместе с ней и весь организм животных.

В части способа поставленная задача решается за счет того, что в известном способе отпугивания животных, включающем формирование репеллентных импульсных акустических сигналов, согласно изобретению импульсные акустические сигналы формируют с крутыми передними и задними фронтами в двух частотных диапазонах, один из которых соответствует диапазону звукового общения животных, а второй - диапазону обостренного слуха, при этом формирование импульсных акустических сигналов в каждом частотном диапазоне осуществляют либо поочередно, либо одновременно с формированием сигналов в другом частотном диапазоне.

В частном случае реализации изобретения, для исключения воздействия на человека при выборе границ частотных диапазонов ограничиваются только ультразвуковой областью частотного спектра.

В части устройства поставленная задача решается за счет того, что в известном устройстве для отпугивания животных, содержащем первый и второй генераторы, смеситель, усилитель мощности, вход которого подключен к выходу смесителя, а выход соединен с излучателем, согласно изобретению устройство снабжено коммутатором, соответствующие входы которого соединены с выходами генераторов, и контроллером, подключенным к управляющему входу коммутатора, генераторы выполнены в виде свип генераторов с возможностью формирования сигналов, соответственно, в двух частотных диапазонах, один из которых соответствует диапазону звукового общения животных, а второй - диапазону обостренного слуха, при этом усилитель мощности соединен с излучателем через введенную схему формирования крутых фронтов.

Способ осуществляется следующим образом.

В зависимости от вида животного выбирают два частотных диапазона, один из которых соответствует диапазону звукового общения животных, а второй - диапазону обостренного (наилучшего) слуха. Для крыс, например, эти диапазоны, соответственно, будут лежать в следующих границах: 19 - 26 кГц и 35 - 50 кГц.

При необходимости отпугивания животных от охраняемого объекта или территории с помощью формирователя акустических сигналов формируют репеллентные импульсные акустические сигналы в двух выбранных частотных диапазонах. При этом импульсы должны иметь максимально крутые фронты для обеспечения мгновенно нарастающего энергетического максимума в начальной фазе акустического сигнала, контрастного изменения динамического уровня, высокой интенсивности, а также резкого прекращения звука - основополагающих компонентов репеллентного сигнала, воздействующих именно на слуховую систему животных.

Для повышения эффективности воздействия формирование импульсных акустических сигналов в каждом частотном диапазоне осуществляют либо поочередно, либо одновременно с формированием сигналов в другом частотном диапазоне.

Каждому виду животных соответствуют свои диапазоны звукового общения и обостренного слуха. При этом границы этих диапазонов могут лежать как в ультразвуковой области частотного спектра, так и в звуковой (слышимой для человека). Поэтому для исключения воздействия на человека при выборе границ частотных диапазонов можно ограничиться только ультразвуковой областью частотного спектра.

Использование коротких импульсов с крутыми фронтами, случайная временная их последовательность, а также использование двух независимых частотных диапазонов приводит к дискомфорту в работе слуховой системы и естественному желанию покинуть охраняемую территорию. При этом данный вид воздействия исключает привыкание животных к репеллентным сигналам.

Устройство (см. чертеж), используемое для реализации способа, состоит из первого и второго свип генераторов 1 и 2, коммутатора 3, контроллера 4, смесителя 5, усилителя мощности 6, схемы формирования крутых фронтов 7 и излучателя 8.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Свип генераторы 1 и 2 формируют каждый в своем диапазоне изменяемую последовательность колебаний. Причем свип генератор 1 настроен на формирование частот в диапазоне общения животных, а свип генератор 2 настроен на формирование частот в диапазоне обостренного слуха. Свип генераторы выполнены с использованием микросхем, реализующих функции генераторов, управляемых напряжением. Управляющее напряжение формируется для каждого диапазона отдельно, причем возможно формирование этого напряжения как в аналоговом, так и в цифровом виде с последующим соответствующим преобразованием.

Сигналы со свип генераторов 1 и 2 подаются на смеситель 5 через коммутатор 3, который управляется контроллером 4.

Контроллер 4 представляет собой узкоспециализированную микроЭВМ, ориентированную на выполнение функции управления. Контроллер можно разработать и изготовить, используя серийно выпускаемые интегральные микросхемы микропроцессорных комплектов (МПК), например серии КР580 (См., например, Варламов И. В. и Касаткин И.Л. Микропроцессоры в бытовой технике. Москва, "Радио и связь", 1990. Серия "Массовая радиобиблиотека"; Вып. 1150).

Смеситель 5 реализует функцию сложения колебаний и на выходе обеспечивает суммарное колебание. Смеситель может быть выполнен на основе как аналоговой, так и цифровой схемотехники.

Для согласования цепей формирования сигналов с низкоомной нагрузкой используется усилитель мощности 6. Далее сигнал поступает на схему формирования крутых фронтов 7, представляющую собой усилитель с обратной связью по току, что позволяет существенно уменьшить длительности как переднего, так и заднего фронтов формируемого сигнала. Сформированные колебания поступают на излучатель 8, способный работать в заданном диапазоне частот.

Формула изобретения

1. Способ синтезирования репеллентных сигналов животных, заключающийся в формировании репеллентных импульсных акустических сигналов, отличающийся тем, что импульсные акустические сигналы формируют с крутыми передними и задними фронтами в двух частотных диапазонах, один из которых соответствует диапазону звукового общения животных, а второй - диапазону обостренного слуха, при этом формирование импульсных акустических сигналов в каждом частотном диапазоне осуществляют либо поочередно, либо одновременно с формированием сигналов в другом частотном диапазоне.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при выборе границ частотных диапазонов, ограничиваются только ультразвуковой областью частотного спектра.

3. Устройство для синтезирования репеллентных сигналов животных, содержащее первый и второй генераторы, смеситель, усилитель мощности, вход которого подключен к выходу смесителя, а выход соединен с излучателем, отличающееся тем, что устройство снабжено коммутатором, соответствующие входы которого соединены с выходами генераторов, и контроллером, подключенным к управляющему входу коммутатора, генераторы выполнены в виде свип генераторов с возможностью формирования сигналов соответственно в двух частотных диапазонах, один из которых соответствует диапазону звукового общения животных, а второй - диапазону обостренного слуха, при этом усилитель мощности соединен с излучателем через введенную схему формирования крутых фронтов.

РИСУНКИ

Рисунок 1