聽！光纖線竟成蟬聲捕手：高科技揭秘自然界的交響曲

在美國某些地區，每隔13或17年，成千上萬的蟬會舉行一場地下派對，然後浮現地表開啟嗡嗡聲的交響樂。這些蟬的叫聲不僅吵得驚人，現在還可能被用來傳送高速互聯網的光纖纜線捕捉到。這項研究於2023年11月30日發表，描述了如何利用這項技術來追蹤這些聲音洪亮卻短暫的昆蟲。

當掛在電線桿上時，光纖纜線可以轉變為超級偵探，檢測溫度、振動，甚至是蟬的大合唱。這種被稱為分布式光纖光學感測的新技術，在研究中獲得了測試。

研究團隊發現，這種光纖感測是基於尋找並分析當光脈衝通過光纖纜線時產生的回波。當小瑕疵或干擾導致一小部分信號反射回來時，就會產生回波。技術人員能夠準確計算出光在纜線上反射的位置。在聲學感測中，這種特徵可以顯示纜線中聲音的頻率和音量。

相當於安裝5萬個不需插電的感測器

一個感測器可以部署在長達50公里的纜線上，並能以1公尺的精確度檢測到干擾位置。作者指出，這等同於在測試區域安裝5萬個聲學感測器，而且它們不需要現場供電。

在2021年，Brood X蟬族群從地下冒出頭來，在至少15個州露面。Ozharar、Ware和NEC實驗室的同事們利用這個機會，使用實驗室的光纖感測裝置來捕捉Brood X蟬在樹上的嗡嗡聲。這條纜線於2021年6月9日至6月24日在普林斯頓的三根10.5公尺的電線桿上懸掛。

纜線成功捕捉到了這些昆蟲的聲音。透過光纖感測，這些嗡嗡聲以1.33千赫的強信號出現，與同一位置使用傳統音頻感測器測量到的蟬叫聲頻率相匹配。

團隊還觀察到蟬的峰值頻率在1.2至1.5千赫之間變化，似乎隨著空氣溫度的變化而變化。光纖感測還顯示了整個測試期間蟲子噪音的整體強度。隨著蟬的叫聲達到高峰然後逐漸減弱，因為牠們接近繁殖期的結束，信號隨之減弱。

「我們認為這項新技術的出現非常令人興奮和有趣，它是為其他應用設計和優化的，看似與昆蟲學無關，但可以支持昆蟲學研究，」Ozharar說。這項研究刊登在最新一期的《昆蟲科學期刊》。

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首圖來源：DEPOSIT PHOTOS ccBY4.0　　

影片來源：Journal of Insect Science ccBY4.0　

參考論文：
1.Long-term monitoring and analysis of Brood X cicada activity by distributed fiber optic sensing technologyJournal of Insect Science