Johan Antus

Main menu: Home

Fladdermöss och Telekrig

Jag vet inte riktigt hur jag snöade in på detta..
Kanske var det när jag byggde mina Radarsändare eller läste mer om den teletekniska kapprustningen. Eller kanske var det när jag och Elin var ute i Tyrestaskogen med Marie från Naturvårdsverket som mitt intresse för fladdermöss tog fart. Nu är jag ingen "skogsmulle" utan det som intresserar är den Sonar ( = akustiska radar) som de har för att navigera och för att jaga. När man kikar lite mer på hur de jagar och vad evolutionen har gjort för att bytet skall skydda sig blir man fascinerad!

Det finns massor på nätet om fladdermöss och hur de jagar om du vill fördjupa dig men i korthet är det precis på samma sätt som en Radar. Fladdermusen sänder konstant ut ljudpulser som sedan reflekteras på omgivningen eller bytesdjur. Fladdermusen lyssnar efter dessa reflexer och får med hjälp av dem både omvärldsuppfattning och mat. Nu skall vi inte tro att jag vet allt om fladdermöss heller. Se denna text som ett populärvetenskapligt sammandrag för fladdermöss och insekter som arter då dessa förmågor  inte gäller för alla sorter överallt...

De fladdermöss jag lyssnat på sänder/piper med en frekvens på ca 30-40 kHz; vilket naturligtvis är för högt för att man normalt skall höra dem utan hjälpmedel. Nu finns det en massa spännande grunkor som, på olika sätt, omvandlar dessa höga frekvenser till hörbara. Några fungerar som en radio, dvs man blandar signalen med en lokaloscillator och filtrerar ut den hörbara blandningsprodukten. Andra jobbar med tidsexpansion. Då delar man helt rått den inkommande signalen med exempelvis 10 i en binär räknare. Delar man 30.000 Hz med 10 blir det 3.000 Hz vilket är hörbart. Samtidigt försvinner all amplitudinformation...

Alla ultraljudsdetektorer är dock ganska dyra så jag valde en annan väg. Vid första tanken verkar det listigare att använda PC:ns ljudkort. De flesta vanliga ljudkort har en maximal samplingsfrekvens på ca 44 kHz och går inte att använda. Till min stora glädje kan dock mitt Sound Blaster  Audigy 2 ZS sampla med max 192 ks/S vilket är helt tillräckligt. Mer om hårdvara längre ner.

Här ser vi ett avsnitt från en inspelning av en dvärgfladdermus (tror jag..). I början är pulserna starka och har en ganska låg PRF (pulsrepetitionsfrekvens). Här navigerar musen och försöker samtidigt hitta något byte.
En bit in i diagrammet övergår den till jakt och pulserna blir svagare (det behövs inte starkare eftersom bytet är nära). I sista delen av jakten har fladdermusen låst på målet. Nu är den jättenära och kan sänka utsänd energi ännu mer.  PRF:en ökar för att få bättre avståndsupplösning och sedan är det bara att öppna munnen.



- Ja ha, nu skall man inte tro att evolutionen har låtit  nöja sig med att nattflygande insekter bara skall bli mat för fladdermöss. Det nattliga "telekrig" som pågår runt omkring oss är minst lika avancerat som i det mänskliga (?) krigsmaskineriet.

Det finns exempelvis mal som har "öron" och känner av fladdermössens "jaktradar" och börjar göra undanmanövrar. Skulle det inte hjälpa och de känner att musen har låst på dem så fäller de helt sonika ihop vingarna och störtar. Det lär nog dröja innan vi ser det på en JAS.






Och så var kapprustningen igång. Det finns nattfjärilar som utvecklat steath förmåga.  De har kvartsvågslånga ludd på kroppen som absorberar ljudet och på så vis inte reflekterar pulserna. Precis på samma sätt som moderna militärflygplan (å jag som trodde det vad high-tech..). Det logiska steget i utvecklingen är då att använda fler, olika, frekvenser så att alltid någon tränger igenom skyddet.



För att få bättre upplösning i avståndsmätningen använder en del fladdermöss frekvensmodulerade pulser. Genom att de själva vet hur utsänd puls ser ut så kan de inte bara mäta avståndet till pulsen utan även skilja på var inom pulsen som reflektionen inträffade.


Då finns det snart bara en sak att göra för insekterna att göra, att försöka störa ut fladdermössen.
Det finns arter som aktivt försöker störa fladdermössens radar genom att skicka ut falska reflektioner då de kan knäppa med bakbenen (ungefär som syrsor). Här en dålig bild från någon vetenskaplig rapport som visar fladdermusens pip (svart) och den störande malen (rött)





Ytterligare ett exempel på kopplingen mellan naturens telekrig och mänskligheten är att emblemet nedan. Engelska flygvapnets 360:e skvadron arbetade (för länge sedan?) med aktiv störning av fientlig radar. Och vad har de i sitt vapen ? Jo just det ! en Melese Ludamia som just är en falsksignalerande mal. Confudemus ~ förvirring. 
En annan koppling finns i ubåtsjakt. Man kan detektera ubåtar genom att analysera radarekon från de förändringar i vattenytan som ubåten ger upphov till. Avancerat ? Inte ! Det finns fladdermöss som på samma sätt flyger över vatten och letar efter bytesfisk. Inget nytt under solen (eller månen).

Varje gång något mörkt ljudlöst flyger förbi i natten så kan man inte sluta imponeras av vad evolutionen åstadkommit.
 

Lyssna på fladdermöss med din PC

 
Tillbaka till att själv lyssna på fladdermössen du har runt knuten. Det finns som sagt en hel del "fladdermusdetektorer" som mer eller mindre vetenskapligt gör om de högfrekventa pipen till en för oss mer lämplig frekvens. Lat och snål som man nu är använde jag i stället PC och mitt kompetenta ljudkort.

Ett av problemen med dessa höga frekvenser är att man inte kan använd en vanlig mikrofon. Jag provade lite olika sorter och de som fungerade bäst (för mig) var dels mycket små elecktret-mikrofoner och ultraljudsmottagare avsedda för larm/fjärrstyrning.
Jag provade även piezoelektriska högtalare specificerade upp till 45 kHz men de var inget vidare..  Till höger vå typer av ultraljudsmottagare samt en piezoelektrisk högtalare

 

Nu räcker det inte att bara ta signalen direkt från dessa utan vi behöver någon slags förförstärkare. När vi ändå är igång kan vi passa på att filtrera lite. Ett högpassfilter som dämpar alla signaler under 15 kHz gör så att man slipper lyssna på fågelsång och andra störningar..



Här använder jag elektretmikrofon. Vid andra typer så skippa R1. C1/R2 + C2/R5 bilder högpassfiltret.


 
Via två kondensatorer skickades signalen in i ljudkortet och sedan är det bara att spela in och hoppas man hör något. -Ja, "hör" är ju mycket sagt.. Med lite tur har man spelat in ultraljudssignaler. Man kan säkert se att de finns där men man lär inte höra något. Nu kommer trixet ! Genom att processa inspelningen i sitt favoritljudredigeringsprogram (puh..) så kan man flytta signalens frekvensspektrum ner till något mer hörbart. Jag använder Cool Edit Pro 2.0 och där heter funktionen "Stretch". Den "drar ut" vågformen (och därmed frekvensen) så att den blir hörbar. Enkelt. Och så här lät det.

Fladdermuspejl

Jag byggde förstärkaren tvåkanalig (stereo) för det borde gå att mäta ut riktningen till fladdermössen.



Här en bild på min TDOA-array uppsatt på altanväggen. Pilarna visar de två elektretmikrofonerna. Avståndet mellan dem är 0,2m. Sedan är det bara att spela in i stereo och titta på resultatet.


 Här kommer pulsen ungefär vid samma tidpunkt. Då är källan rakt framför mikrofonerna (eller den skulle kunna vara rakt bakom). För att enkelt åskådliggöra själva pejlingen så öppnar jag ljudfilen som sampel i Excell.