Российские ученые предложили исследовать жизнь растений и насекомых с помощью звуковых фотонных сенсоров.
Недавно стало известно, что представители флоры подают сигналы в частотном диапазоне от 40 Гц до 80 кГц. Расшифровка этих данных может сказать - развивается ли растение нормально или испытывает сильный стресс ввиду каких-либо факторов.
Запрос на простые и доступные устройства для анализа звуковых сигналов появился у аграриев - им необходимо вести наблюдение за растениями, вредителями и, наоборот, теми насекомыми, которые приносят человеку и природе пользу.
Анализ звуковых сигналов, которые подают растения и насекомые, может рассказать об их состоянии в тех случаях, когда изменения не видны глазу. Для этого можно применять специализированные распределенные датчики, выступающие как микрофон, который улавливает вибрации на разных частотах вблизи волоконного сенсора.
Ученые из Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения РАН (ПФИЦ Уро РАН) предложили новые алгоритмы цифровой обработки сигналов, получаемых с фотонных сенсоров, за счет чего повышается чувствительность и точность работы датчиков. Элементы таких фотонных систем представляют собой тончайшее оптическое волокно, каждая точка которого выступает в роли микрофона, способного улавливать вибрации на разных частотах вблизи сенсора.
Перед учеными стояла задача изучить возможности применения фотонной элементной базы, которая бы сделала распределенный акустический мониторинг доступным инструментом, в том числе для решения задач сельского хозяйства и биологии.
Научному коллективу из ПФИЦ УрО РАН удалось оптимизировать систему опроса распределенного сенсора, добившись значительного подавления шума при передаче сигналов.
Сейчас научный коллектив проводит серию дополнительных лабораторных испытаний. В ближайшие два года ученые планируют разработать версию системы для выездных исследований и испытать фотонные сенсоры в реальных условиях.