3种天牛幼虫蛀食振动小波包特征及其识别

【目的】蛀干害虫幼虫生活在树干内部,种类鉴别困难。为了迅速准确地判断天牛幼虫种类,进行科学防治,试验通过检测分析天牛幼虫蛀食树干振动信号提取害虫行为学特征,以鉴定天牛种类。【方法】获取天牛幼虫在蛀食通道内活动时发出的振动信号,分析信号波形和相对幅值,选择天牛幼虫蛀食树干振动信号,抽取振动信号波形和持续时间等时域特征。首先用变分模态分解对振动信号做降噪处理,再对降噪后的信号进行小波包3层分解,计算各节点的频域能量,以特征频率和节点能量占比作为频域特征。时域、频域特征相结合识别天牛种类。【结果】云斑天牛蛀食振动持续时间约为11.1 ms,衰减震荡波形中部存在一个明显的下凹;特征频率约为550 Hz,小波包能量主要集中在第2、3、4节点。光肩星天牛蛀食振动持续时长约为8.2 ms,衰减震荡波形在中部和尾部各有一个下凹;与云斑天牛相比,蛀食振动信号频谱无550 Hz频率成分,但存在2500 Hz频率分量。桃红颈天牛(为害紫叶李)蛀食振动持续时间约为6.4 ms,波形无明显下凹,频谱图上有2个2000 Hz以上的频率成分;桃红颈天牛(为害西府海棠)蛀食振动持续时间约19.8 ms,波形无下凹,在尾部有上凸,频谱存在100 Hz的低频频率成分。【结论】采用天牛幼虫蛀干振动信号分析法能有效识别天牛种类,对实现天牛幼虫活体快速林间检测,制定科学防治方案有重要实用价值。