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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:賴昌宏
研究生(外文):Chang-Hung Lai
論文名稱:海豚驅離之聲學方式可行性研究
論文名稱(外文):Feasibility Study of Acoustical Dolphin Deterrence
指導教授:魏瑞昌
指導教授(外文):Ruey-Chang Wei
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:海下技術研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:83
中文關鍵詞:驅離回聲定位海豚
外文關鍵詞:deterrencedolphinecholocation
相關次數:
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摘 要
澎湖群島自1990年推動海豚保育運動,但並未使漁民對海豚掠食漁獲及政府相關鯨豚保育政策的爭議消瀰於無形。有關鯨豚對漁獲造成的損失,漁民反應主要有「搶食漁獲」及「驚嚇魚群」,其他干擾則如「毀損漁具」及「妨礙作業」等。本研究依海豚的行為特性,做以下設計;1.干擾模式:找出海豚回聲定位系統的頻率範圍,釋放會產生擾亂海豚的訊號,使其產生錯覺,無法辨別方位,進而無法找到目標物。2. 嚇阻模式:播放海豚的天敵的聲音,例如虎鯨捕食的聲音,使海豚認為附近有虎鯨出沒,而不敢接近漁船。3.警告模式:利用海豚受驚嚇及警戒的叫聲,產生使海豚驚嚇或警告之訊號。完成以上模式的電路,並配合漁民實際出海測試,然後依出海測試結果,做適當的修正與改良。使用水下喇叭對圈養海豚播放10 kHz、20 kHz訊號、虎鯨聲音及海豚受驚嚇聲音。測試結果顯示播放虎鯨聲音及海豚受驚嚇聲音時,海豚會避開聲音來源。海上測試結果有效地減少海豚搶食漁獲。藉由研究發展出的驅離裝置,來有效的嚇止鯨豚搶食,減少漁民的損失,達到保育及產業雙贏的境界。
ABSTRACT
The conservation of cetaceans in Pescadores was originated in 1990. However, the conflict between the fishery loss and cetacean protection keeps growing. The fishery loss caused by cetaceans are mainly: “steal fish” and ”frighten fish group”, and the others like ”damage fishing gear” and ”interfere fishing operation”, and etc.By the understanding of dolphins behavior, this study proposed acoustical deterrent methods; 1.harassment:look for echolocation system frequency range, and broadcast disarrange signals to produce an illusion, and prevent dolphins from locating the target. 2. threat: broadcast sounds of its predators which is killer whales to scare dolphins from approaching the fishing vessels. 3. warning: loud noise or alert sounds of dolphins. The circuits of generating above sounds are designed, test and modified after the field test . Underwater speaker was used to broadcast sounds of 10 kHz , 20 kHz , killer whales sound and distress call of dolphins. The test results showed these dolphins avoided the sound source, especially during killer whales sound and stress call of dolphins. They were effective to deter dolphins to reduce stealing fish on the sea. More effective deterrence device should be developed through this study to reduce the loss of fisherman, and achieve the cetacean conservation goal.
目錄
第一章 緒論 1
1.1研究動機………………………………………………………………………1
1.2漁業衝突回顧…………………………………………………………………1
1.2.1國外漁業衝突………………………………………………………………1
1.2.2國內漁業衝突………………………………………………………………2
1.3驅離發聲器的研究……………………………………………………………3
1.3.1國外研究……………………………………………………………………3
1.3.2國內研究……………………………………………………………………4
1.4研究背景………………………………………………………………………4
1.5研究目的………………………………………………………………………5
第二章 相關知識 6
2.1海豚的發聲與聽力……………………………………………………………6
2.1.1海豚的發聲…………………………………………………………………6
2.1.2海豚的聽力…………………………………………………………………9
2.2電聲換能器……………………………………………………………………11
2.2.1壓電陶瓷……………………………………………………………………11
2.2.2壓電陶瓷的機能……………………………………………………………12
2.2.3壓電基本公式與波動方程式………………………………………………13
2.3 換能器的等效電路…………………………………………………………16
2.4 換能器的阻抗匹配…………………………………………………………17
2.4.1窄頻寬匹配…………………………………………………………………17
2.4.2寬頻寬匹配…………………………………………………………………17
第三章 系統設計與實驗 18
3.1研究方法………………………………………………………………………18
3.1.1電路設計……………………………………………………………………20
3.1.2測試…………………………………………………………………………21
3.2水槽測試………………………………………………………………………22
3.2.1實驗設備……………………………………………………………………22
3.2.2資料收集……………………………………………………………………23
3.3港口測試………………………………………………………………………24
3.3.1實驗設備……………………………………………………………………24
3.3.2資料收集……………………………………………………………………24
3.4野柳海洋世界測試……………………………………………………………26
3.4.1實驗設備……………………………………………………………………26
3.4.2資料收集……………………………………………………………………27
3.4.3聲頻圖分析…………………………………………………………………27
3.4.4行為分析……………………………………………………………………27
3.5澎湖海域實海測試……………………………………………………………28
3.5.1實驗設備……………………………………………………………………29
3.5.2資料收集……………………………………………………………………29
第四章 測試結果分析 30
4.1水槽測試………………………………………………………………………30
4.2港口測試………………………………………………………………………32
4.2.1船舶噪音……………………………………………………………………32
4.2.2比較測試……………………………………………………………………35
4.3野柳海洋世界測試-聲音分析………………………………………………37
4.3.1 10 kHz訊號………………………………………………………………37
4.3.2 20 kHz訊號………………………………………………………………38
4.3.3虎鯨訊號……………………………………………………………………40
4.3.4沙港海豚驚嚇聲訊號………………………………………………………41
4.3.5比較結果……………………………………………………………………41
4.3.6 10 kHz訊號………………………………………………………………42
4.3.7 20 kHz訊號………………………………………………………………44
4.3.8虎鯨訊號……………………………………………………………………44
4.3.9沙港海豚驚嚇聲訊號………………………………………………………45
4.3.10比較結果…………………………………………………………………45
4.4野柳海洋世界測試-行為分析………………………………………………46
4.4.1聲源於右側-海豚反應……………………………………………………46
4.4.2聲源於左側-海豚反應……………………………………………………48
4.4.3聲源於右側-海豚位置……………………………………………………50
4.4.4聲源於左側-海豚位置……………………………………………………52
4.4.5行為分析結果………………………………………………………………52
4.5澎湖實際測試…………………………………………………………………54
第五章 結論與建議 56
5.1海豚對聲音反應………………………………………………………………56
5.1.1圈養測試……………………………………………………………………56
5.1.2實海測試……………………………………………………………………57
5.2發聲器研發……………………………………………………………………57
5.3建議……………………………………………………………………………57
參考文獻 59
附錄A變壓器設計 63
附錄B瓶鼻海豚驚嚇聲聲紋比對 65
附錄C 瓶鼻海豚反應紀錄表 68
附錄D 澎湖海域測試紀錄表 70

圖目錄
1.1海豚被誤捕[13]………………………………………………………………3
1.2海豚覓食示意圖………………………………………………………………4
1.3澎湖延繩釣漁業………………………………………………………………5
2.1海豚發聲與聽覺器官相關位置圖[18]………………………………………7
2.2弗氏海豚猴唇構造……………………………………………………………7
2.3弗氏海豚的額隆 (Melon)……………………………………………………8
2.4海豚聲譜圖……………………………………………………………………8
2.5瓶鼻海豚回聲定位水平及垂直方向[17]……………………………………9
2.6海豚聽覺感度曲線圖[17]……………………………………………………10
2.7陶瓷壓電材料(皇尚公司提供)………………………………………………11
2.8壓電陶瓷的基本機能…………………………………………………………12
2.9各類壓電材料之效應…………………………………………………………13
2.10圓柱形壓電材料之座標圖…………………………………………………14
2.11壓電電聲換能器的等效電路………………………………………………16
2.12窄頻寬匹配電路……………………………………………………………17
3.1研究流程圖……………………………………………………………………19
3.2整體方塊圖……………………………………………………………………20
3.3驅豚發聲器主電路接線圖……………………………………………………20
3.4電路實體圖……………………………………………………………………21
3.5實驗水槽………………………………………………………………………23
3.6實驗位置示意圖………………………………………………………………23
3.7高雄市漁會魚市場碼頭………………………………………………………24
3.8驅豚器佈放位置示意圖………………………………………………………25
3.9高雄市渡輪……………………………………………………………………25
3.10野柳海洋世界………………………………………………………………26
3.11驅豚裝置……………………………………………………………………26
3.12實驗佈放圖…………………………………………………………………27
3.13澎湖地圖[40]………………………………………………………………28
3.14澎湖縣湖西鄉北寮村………………………………………………………28
3.15漁獲被咬的齒痕……………………………………………………………29
3.16整體位置……………………………………………………………………29
4.1實驗水槽背景噪音頻譜圖……………………………………………………30
4.2驅豚器20 kHz訊號頻譜圖……………………………………………………31
4.3驅豚器10 kHz訊號頻譜圖……………………………………………………31
4.4高雄市漁會魚市場碼頭背景噪音頻譜圖……………………………………32
4.5驅豚器12 kHz訊號頻譜圖……………………………………………………32
4.6快艇聲音頻譜分析圖…………………………………………………………33
4.7高雄渡輪頻譜分析圖…………………………………………………………34
4.8 10 kHz和12 kHz訊號頻譜分析圖…………………………………………35
4.9 10 kHz和12 kHz訊號頻譜分析圖…………………………………………36
4.10 10 kHz訊號聲譜圖(喇叭放置右側) ………………………………………37
4.11 20 kHz訊號聲譜圖(喇叭放置右側) ………………………………………38
4.12 20 kHz訊號聲譜圖(喇叭放置右側) ………………………………………39
4.13虎鯨訊號聲譜圖(喇叭放置右側) …………………………………………40
4.14驚嚇聲訊號聲譜圖(喇叭放置右側) ………………………………………41
4.15 10 kHz訊號聲譜圖(喇叭放置左側) ………………………………………42
4.16 10 kHz訊號聲譜圖(喇叭放置左側) ………………………………………43
4.17 20 kHz訊號聲譜圖 (喇叭放置左側) ……………………………………44
4.18虎鯨訊號聲譜圖(喇叭放置左側) …………………………………………44
4.19驚嚇聲訊號聲譜圖(喇叭放置左側) ………………………………………45
4.20海豚反應(喇叭放置右側) …………………………………………………47
4.21海豚反應(喇叭放置左側) …………………………………………………49
4.22海豚位置(喇叭放置右側) …………………………………………………51
4.23海豚位置(喇叭放置左側) …………………………………………………53
4.24播放前與播放後對照圖………………………………………………………54
4.25 clicks聲譜圖………………………………………………………………55
A.1變壓器示意圖…………………………………………………………………63
B.1瓶鼻海豚驚嚇叫聲聲紋圖[39]………………………………………………65
B.2 Distress call中第三群之代表聲紋圖[20]……………………………………66
B.3錄音帶中瓶鼻海豚叫聲聲紋圖[38]…………………………………………66
B.4 Distress call中第四群之代表聲紋圖[20]……………………………………67
B.5錄音帶中瓶鼻海豚叫聲聲紋圖[38]…………………………………………67

表目錄
3.1實驗設備………………………………………………………………………22
3.2各繫纜樁的距離………………………………………………………………25
4.1海豚行為統計表(右側)……………………………………………………46
4.2海豚行為統計表(左側)……………………………………………………48
4.3海豚位置比例表(右側)……………………………………………………50
4.4海豚位置比例表(左側)……………………………………………………52
4.5航行紀錄表……………………………………………………………………54
附錄C瓶鼻海豚反應紀錄表………………………………………………………68
附錄D澎湖海域測試紀錄表………………………………………………………70
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