RU2147178C1 - Animal repellent signal synthesis method and apparatus - Google Patents

Abstract

FIELD: animal and insect repelling equipment and method. SUBSTANCE: method involves generating repellent acoustic pulsed signals with steep front and rear fronts in two frequency bands, with one of frequency bands corresponding to that of animal acoustic communication and other - to that of acute hearing. Quickly growing power maximum value at initial phase of acoustic signal, contrasting change in dynamic value of acoustic signal, high intensity and abrupt ceasing of sound impart discomfort to animal and insect hearing system. Apparatus has generators connected via commutator to mixer. Signal is delivered from mixer output and amplified. Signal front and rear fronts are generated and signal is emitted to territory adapted for protection. EFFECT: increased efficiency and simplified method. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к средствам отпугивания различных видов животных, обладающих слухом, например птиц, млекопитающих (мышей, крыс, собак и т.д.), а также насекомых и может быть применено для защиты различных хозяйственно важных объектов от животных-вредителей, а также для защиты людей от нападения агрессивных домашних и диких животных без причинения им ущерба. The invention relates to means for deterring various types of animals with hearing, for example birds, mammals (mice, rats, dogs, etc.), as well as insects, and can be used to protect various economically important objects from animal pests, as well as protect people from attack by aggressive domestic and wild animals without harming them.

Из существующего уровня техники известно множество средств и методов борьбы с животными-вредителями. Основная часть из них основана на уничтожении животных. Это различного вида ловушки (капканы), ядовитые вещества, подмешиваемые в пищу. From the current level of technology there are many means and methods of combating animal pests. Most of them are based on the destruction of animals. These are various types of traps (traps), poisonous substances mixed into food.

Недостаток этих средств заключается в том, что наряду с вредными животными могут быть уничтожены и полезные животные, а также возможно причинение вреда и человеку. The disadvantage of these tools is that along with harmful animals, useful animals can also be destroyed, as well as causing harm to humans.

Также известны различные отпугивающие средства. К ним можно отнести ароматические вещества (источник отпугивающего запаха), воздействующие на органы обоняния животных (см. , например, патент РФ N 2062034, МПК A 01 M 23/00, 29/00, публ. 20.06.96), а также средства создания громких шумовых эффектов, воздействующих на органы слуха (см. патент РФ N 2051578, МПК A 01 M 29/00, 29/04, публ. 10.01.96). Various repellents are also known. These include aromatic substances (a source of repelling odor) affecting the olfactory organs of animals (see, for example, RF patent N 2062034, IPC A 01 M 23/00, 29/00, publ. 06/20/96), as well as funds creating loud noise effects affecting the organs of hearing (see RF patent N 2051578, IPC A 01 M 29/00, 29/04, publ. 10.01.96).

Недостаток этих средств можно усмотреть в том, что ароматические вещества, используемые для защиты продуктов питания от грызунов, передают свой запах самим продуктам питания, тем самым фактически портя их. Громкие шумовые эффекты воздействуют не только на животных-вредителей (птиц), но и на людей, находящихся на защищаемой территории. The disadvantage of these products can be seen in the fact that aromatic substances used to protect food from rodents transmit their smell to the food itself, thereby actually spoiling them. Loud noise effects affect not only animal pests (birds), but also people located in the protected area.

В последние годы с развитием звукозаписывающей техники появились устройства, которые воспроизводили записанные на магнитную ленту сигналы бедствия или тревоги, издаваемые в природных условиях животными-вредителями. Однако, эксплуатируя естественные репеллентные сигналы птиц (сигналы тревоги, бедствия), записанные на магнитофон, практики не получили долговременного положительного эффекта отпугивания. Более того, при их воспроизведении неизбежно возникает фаза подлета к источнику возбуждения. И это естественно. Ведь в природе каждый тревожный сигнал или сигнал бедствия связан с определенной поведенческой ситуацией, его вызвавшей. А поскольку транслируемый сигнал никак не привязан к определенной тревожной ситуации, аналогичной таковой в природе, то и привыкание к нему неизбежно. Более длителен период привыкания к репеллентному сигналу в том случае, если его предварять выстрелом или каким-либо пиротехническим воздействием. Но, во-первых, это не везде возможно, а во-вторых, и в этом случае привыкание неизбежно, т.к. эта модель из области искусственных и никогда ее не приравняешь к природной тревожной ситуации, когда животные неизбежно покидают опасную территорию. In recent years, with the development of recording technology, devices have appeared that reproduced distress or alarm signals recorded on magnetic tape, which are issued in the wild by animal pests. However, by exploiting the natural repellent signals of birds (alarms, distress) recorded on a tape recorder, the practitioners did not receive a long-term positive effect of deterrence. Moreover, when they are reproduced, a phase of approach to the source of excitation inevitably occurs. And this is natural. Indeed, in nature, every alarm or distress signal is associated with a specific behavioral situation that caused it. And since the broadcast signal is not tied to a certain alarming situation, similar to that in nature, getting used to it is inevitable. The period of getting used to the repellent signal is longer if it is preceded by a shot or some pyrotechnic effect. But, firstly, this is not always possible everywhere, and secondly, and in this case, addiction is inevitable, because This model is from the artificial field and you can never equate it to a natural alarming situation when animals inevitably leave the dangerous territory.

Параллельно с развитием устройств, воспроизводящих записанные на магнитный носитель репеллентные сигналы, шло создание устройств, искусственно синтезирующих репеллентные сигналы. Однако все до сих пор известные синтезаторы репеллентных сигналов строились на максимальном приближении к естественному сигналу бедствия или тревоги. Особое внимание всегда уделялось частотным составляющим, гармоникам, общему частотному диапазону и т.д. (а.с. СССР N 1683619, МПК A 01 M 29/02, публ. 15.10.91, патент США N 4001817, МПК G 08 B 3/00, публ. 04.01.77). In parallel with the development of devices that reproduce repellent signals recorded on magnetic media, the development of devices artificially synthesizing repellent signals was underway. However, all hitherto well-known repellent signal synthesizers have been built as close as possible to a natural distress or alarm signal. Particular attention has always been paid to frequency components, harmonics, the overall frequency range, etc. (USSR AS N 1683619, IPC A 01 M 29/02, publ. 15.10.91, U.S. Patent N 4001817, IPC G 08 B 3/00, publ. 04.01.77).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ борьбы с вредными животными, описанный в патенте США N 4284845 МПК G 08 B 3/00, публ. 18.08.81, заключающийся в формировании репеллентных импульсных акустических сигналов в двух частотных диапазонах, один из которых находится ниже порога человеческого слуха, а другой - выше. Способ осуществляется с помощью устройства, содержащего два генератора, смеситель, усилитель мощности и излучатель. Данные способ и устройство выбираются в качестве прототипа. Closest to the technical nature of the proposed method is a method of combating harmful animals described in US patent N 4284845 IPC G 08 B 3/00, publ. 08/18/81, which consists in the formation of repellent pulsed acoustic signals in two frequency ranges, one of which is below the threshold of human hearing, and the other is higher. The method is carried out using a device containing two generators, a mixer, a power amplifier and a radiator. These method and device are selected as a prototype.

Первоначальный эффект трансляции сигналов подобными синтезаторами дает значительный отпугивающий эффект, причем без фазы подлета птиц к источнику звука. Последнее объясняется тем, что синтезированный таким образом сигнал никогда не дотягивает по своей структуре до естественного и реакция птиц на него - лишь как на необычный акустический сигнал. Этим же объясняется и быстрое привыкание к нему. Вообще недостаток всех современных синтезаторов как с теоретической, так и с практической точки зрения как раз и заключается в том, что они создают максимально приближенный к естественному сигнал тревоги или бедствия. Если же мы идеально приблизимся к естественному сигналу, то, значит, только повторим его, а для этого достаточно и магнитофонных записей. Однако, как уже отмечалось выше, даже к высококлассным записям неизбежно привыкание. И никакая суперсовременная звуковоспроизводящая аппаратура не спасает дело. The initial effect of signal translation by such synthesizers gives a significant deterrent effect, moreover, without the phase of the approach of birds to the sound source. The latter is explained by the fact that the signal synthesized in this way never reaches its natural structure and the reaction of birds to it is just like an unusual acoustic signal. This also explains the rapid addiction to it. In general, the drawback of all modern synthesizers both from the theoretical and practical point of view lies precisely in the fact that they create the alarm or distress signal as close to natural as possible. If we ideally get close to the natural signal, then we will only repeat it, and for this, tape recordings are enough. However, as noted above, even high-end recordings inevitably addictive. And no ultra-modern sound-reproducing equipment does not save the case.

Выход заключается в совершенно ином подходе к синтезированию репеллентных сигналов. Задача состоит в том, чтобы использовать лишь принципы построения структуры сигналов бедствия и тревоги. А строить его необходимо на основании знаний слуховой системы животных. Подобный сигнал не должен быть информативным в современном его понимании (тревога, страх, бедствие). Этот сигнал должен приводить к дискомфорту слуховую систему, а вместе с ней и весь организм, чтобы произошла единственная реакция - убегание (улетание). The way out is a completely different approach to synthesizing repellent signals. The task is to use only the principles of building the structure of distress and alarm signals. And it is necessary to build it on the basis of knowledge of the auditory system of animals. Such a signal should not be informative in its modern sense (anxiety, fear, distress). This signal should lead to discomfort in the auditory system, and with it the whole body, so that a single reaction occurs - running away (flying away).

Было установлено, что во всем спектре частот воспринимаемых животными можно выделить два особых диапазона, один из которых используется для общения между партнерами по виду (включая общение родителей с детьми), а другой является диапазоном обостренного (наилучшего) слуха, который используется для межвидового общения, в особенности в ситуациях предупреждения о тревоги и опасности. It was found that in the whole spectrum of frequencies perceived by animals, two special ranges can be distinguished, one of which is used for communication between partners by type (including communication of parents with children), and the other is the range of heightened (best) hearing, which is used for interspecific communication, especially in situations of warning about anxiety and danger.

Проведенные эксперименты показали, что повторение периодических импульсов с крутыми фронтами и широкой частотной полосой в указанных диапазонах усиливает стимулирующее действие синтезированных сигналов, резко увеличивает число возбужденных нервных элементов в слуховой системе, прежде всего на уровне улитки, слухового ганглия и медуллярных слуховых ядер. Широкая частотная полоса сигнала, кроме того, увеличивает помехозащищенность и восприятие сигнала различными реципиентами, т.е. всего видового состава животных. Этот эффект, кстати, характерен для большинства агрессивно-оборонительных криков птиц и млекопитающих. The experiments showed that the repetition of periodic pulses with steep fronts and a wide frequency band in these ranges enhances the stimulating effect of the synthesized signals, sharply increases the number of excited nerve elements in the auditory system, primarily at the level of the cochlea, auditory ganglion and medullary auditory nuclei. The wide frequency band of the signal, in addition, increases the noise immunity and perception of the signal by various recipients, i.e. total species composition of animals. This effect, by the way, is characteristic of most aggressive defensive cries of birds and mammals.

Такие динамические характеристики звука, как мгновенно нарастающий энергетический максимум в начальной фазе акустического сигнала, контрастное изменение динамического уровня, высокая интенсивность, а также резкое прекращение звука - основополагающие компоненты репеллентного сигнала, воздействующего именно на слуховую систему животных. Such dynamic characteristics of sound as an instantly increasing energy maximum in the initial phase of an acoustic signal, a contrasting change in the dynamic level, high intensity, and a sharp cessation of sound are the fundamental components of a repellent signal that affects precisely the auditory system of animals.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является принуждение животного покинуть место его нахождения под воздействием репеллентных сигналов, диапазон частот и характеристики которых приводят к дискомфорту слуховую систему, а вместе с ней и весь организм животных. The task to which the invention is directed is to force the animal to leave its place under the influence of repellent signals, the frequency range and characteristics of which lead to discomfort in the auditory system, and with it the whole animal organism.

В части способа поставленная задача решается за счет того, что в известном способе отпугивания животных, включающем формирование репеллентных импульсных акустических сигналов, согласно изобретению импульсные акустические сигналы формируют с крутыми передними и задними фронтами в двух частотных диапазонах, один из которых соответствует диапазону звукового общения животных, а второй - диапазону обостренного слуха, при этом формирование импульсных акустических сигналов в каждом частотном диапазоне осуществляют либо поочередно, либо одновременно с формированием сигналов в другом частотном диапазоне. In terms of the method, the problem is solved due to the fact that in the known method of repelling animals, including the formation of repellent pulsed acoustic signals, according to the invention, pulsed acoustic signals are formed with steep leading and trailing edges in two frequency ranges, one of which corresponds to the range of sound communication of animals, and the second - to the range of acute hearing, while the formation of pulsed acoustic signals in each frequency range is carried out either alternately or neous to form signals in different frequency ranges.

В частном случае реализации изобретения, для исключения воздействия на человека при выборе границ частотных диапазонов ограничиваются только ультразвуковой областью частотного спектра. In the particular case of the invention, to exclude human exposure when choosing the boundaries of the frequency ranges are limited only to the ultrasonic region of the frequency spectrum.

В части устройства поставленная задача решается за счет того, что в известном устройстве для отпугивания животных, содержащем первый и второй генераторы, смеситель, усилитель мощности, вход которого подключен к выходу смесителя, а выход соединен с излучателем, согласно изобретению устройство снабжено коммутатором, соответствующие входы которого соединены с выходами генераторов, и контроллером, подключенным к управляющему входу коммутатора, генераторы выполнены в виде свип генераторов с возможностью формирования сигналов, соответственно, в двух частотных диапазонах, один из которых соответствует диапазону звукового общения животных, а второй - диапазону обостренного слуха, при этом усилитель мощности соединен с излучателем через введенную схему формирования крутых фронтов. In terms of the device, the problem is solved due to the fact that in the known device for repelling animals containing the first and second generators, a mixer, a power amplifier, the input of which is connected to the output of the mixer, and the output is connected to the emitter, according to the invention, the device is equipped with a switch, corresponding inputs which are connected to the outputs of the generators, and the controller connected to the control input of the switch, the generators are made in the form of sweep generators with the possibility of generating signals, respectively obviously, in two frequency ranges, one of which corresponds to the range of sound communication of animals, and the second to the range of sharpened hearing, while the power amplifier is connected to the emitter through an introduced circuit for the formation of steep fronts.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

В зависимости от вида животного выбирают два частотных диапазона, один из которых соответствует диапазону звукового общения животных, а второй - диапазону обостренного (наилучшего) слуха. Для крыс, например, эти диапазоны, соответственно, будут лежать в следующих границах: 19 - 26 кГц и 35 - 50 кГц. Depending on the type of animal, two frequency ranges are chosen, one of which corresponds to the range of sound communication of animals, and the second to the range of sharpened (best) hearing. For rats, for example, these ranges, respectively, will lie in the following boundaries: 19–26 kHz and 35–50 kHz.

При необходимости отпугивания животных от охраняемого объекта или территории с помощью формирователя акустических сигналов формируют репеллентные импульсные акустические сигналы в двух выбранных частотных диапазонах. При этом импульсы должны иметь максимально крутые фронты для обеспечения мгновенно нарастающего энергетического максимума в начальной фазе акустического сигнала, контрастного изменения динамического уровня, высокой интенсивности, а также резкого прекращения звука - основополагающих компонентов репеллентного сигнала, воздействующих именно на слуховую систему животных. If it is necessary to scare away animals from a protected object or territory, repellent pulsed acoustic signals are generated using two acoustic frequency generators in two selected frequency ranges. In this case, the pulses should have maximum steep fronts to ensure an instantly increasing energy maximum in the initial phase of the acoustic signal, a contrast change in the dynamic level, high intensity, as well as a sharp cessation of sound - the fundamental components of the repellent signal that affect the auditory system of animals.

Для повышения эффективности воздействия формирование импульсных акустических сигналов в каждом частотном диапазоне осуществляют либо поочередно, либо одновременно с формированием сигналов в другом частотном диапазоне. To increase the effectiveness of the impact, the formation of pulsed acoustic signals in each frequency range is carried out either alternately or simultaneously with the formation of signals in a different frequency range.

Каждому виду животных соответствуют свои диапазоны звукового общения и обостренного слуха. При этом границы этих диапазонов могут лежать как в ультразвуковой области частотного спектра, так и в звуковой (слышимой для человека). Поэтому для исключения воздействия на человека при выборе границ частотных диапазонов можно ограничиться только ультразвуковой областью частотного спектра. Each type of animal has its own ranges of sound communication and heightened hearing. At the same time, the boundaries of these ranges can lie both in the ultrasonic region of the frequency spectrum and in the sound (audible to humans). Therefore, to exclude human exposure when choosing the boundaries of the frequency ranges, it is possible to limit ourselves only to the ultrasonic region of the frequency spectrum.

Использование коротких импульсов с крутыми фронтами, случайная временная их последовательность, а также использование двух независимых частотных диапазонов приводит к дискомфорту в работе слуховой системы и естественному желанию покинуть охраняемую территорию. При этом данный вид воздействия исключает привыкание животных к репеллентным сигналам. The use of short pulses with steep edges, their random temporal sequence, as well as the use of two independent frequency ranges leads to discomfort in the auditory system and a natural desire to leave the protected area. Moreover, this type of exposure eliminates the habituation of animals to repellent signals.

Устройство (см. чертеж), используемое для реализации способа, состоит из первого и второго свип генераторов 1 и 2, коммутатора 3, контроллера 4, смесителя 5, усилителя мощности 6, схемы формирования крутых фронтов 7 и излучателя 8. The device (see drawing) used to implement the method consists of the first and second sweep generators 1 and 2, switch 3, controller 4, mixer 5, power amplifier 6, the formation of steep fronts 7 and the emitter 8.

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

Свип генераторы 1 и 2 формируют каждый в своем диапазоне изменяемую последовательность колебаний. Причем свип генератор 1 настроен на формирование частот в диапазоне общения животных, а свип генератор 2 настроен на формирование частот в диапазоне обостренного слуха. Свип генераторы выполнены с использованием микросхем, реализующих функции генераторов, управляемых напряжением. Управляющее напряжение формируется для каждого диапазона отдельно, причем возможно формирование этого напряжения как в аналоговом, так и в цифровом виде с последующим соответствующим преобразованием. Sweep generators 1 and 2 form each in its range a variable sequence of oscillations. Moreover, the sweep generator 1 is configured to form frequencies in the range of communication of animals, and the sweep generator 2 is configured to form frequencies in the range of acute hearing. Sweep generators are made using microcircuits that implement the functions of voltage-controlled generators. The control voltage is generated for each range separately, and it is possible to form this voltage in both analog and digital form with subsequent corresponding conversion.

Сигналы со свип генераторов 1 и 2 подаются на смеситель 5 через коммутатор 3, который управляется контроллером 4. The signals from the sweep generators 1 and 2 are fed to the mixer 5 through the switch 3, which is controlled by the controller 4.

Контроллер 4 представляет собой узкоспециализированную микроЭВМ, ориентированную на выполнение функции управления. Контроллер можно разработать и изготовить, используя серийно выпускаемые интегральные микросхемы микропроцессорных комплектов (МПК), например серии КР580 (См., например, Варламов И. В. и Касаткин И.Л. Микропроцессоры в бытовой технике. Москва, "Радио и связь", 1990. Серия "Массовая радиобиблиотека"; Вып. 1150). Controller 4 is a highly specialized microcomputer, oriented towards the performance of a control function. The controller can be developed and manufactured using commercially available integrated circuits of microprocessor sets (MPC), for example, the KR580 series (see, for example, Varlamov I.V. and Kasatkin I.L. Microprocessors in household appliances. Moscow, Radio and Communication, 1990. Series “Massive Radio Library”; Issue 1150).

Смеситель 5 реализует функцию сложения колебаний и на выходе обеспечивает суммарное колебание. Смеситель может быть выполнен на основе как аналоговой, так и цифровой схемотехники. The mixer 5 implements the function of adding oscillations and at the output provides a total oscillation. The mixer can be made on the basis of both analog and digital circuitry.

Для согласования цепей формирования сигналов с низкоомной нагрузкой используется усилитель мощности 6. Далее сигнал поступает на схему формирования крутых фронтов 7, представляющую собой усилитель с обратной связью по току, что позволяет существенно уменьшить длительности как переднего, так и заднего фронтов формируемого сигнала. Сформированные колебания поступают на излучатель 8, способный работать в заданном диапазоне частот. A power amplifier 6 is used to coordinate the signal generation circuits with a low-impedance load. Next, the signal is fed to a steep edge formation circuit 7, which is an amplifier with current feedback, which can significantly reduce the duration of both the leading and trailing edges of the generated signal. Formed oscillations arrive at the emitter 8, capable of operating in a given frequency range.

Claims (3)

1. Способ синтезирования репеллентных сигналов животных, заключающийся в формировании репеллентных импульсных акустических сигналов, отличающийся тем, что импульсные акустические сигналы формируют с крутыми передними и задними фронтами в двух частотных диапазонах, один из которых соответствует диапазону звукового общения животных, а второй - диапазону обостренного слуха, при этом формирование импульсных акустических сигналов в каждом частотном диапазоне осуществляют либо поочередно, либо одновременно с формированием сигналов в другом частотном диапазоне. 1. The method of synthesizing repellent animal signals, which consists in the formation of repellent pulsed acoustic signals, characterized in that the pulsed acoustic signals are formed with steep leading and trailing edges in two frequency ranges, one of which corresponds to the range of sound communication of animals, and the second to the range of acute hearing while the formation of pulsed acoustic signals in each frequency range is carried out either alternately or simultaneously with the formation of signals in the other th frequency band. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при выборе границ частотных диапазонов, ограничиваются только ультразвуковой областью частотного спектра. 2. The method according to claim 1, characterized in that when selecting the boundaries of the frequency ranges, they are limited only to the ultrasonic region of the frequency spectrum. 3. Устройство для синтезирования репеллентных сигналов животных, содержащее первый и второй генераторы, смеситель, усилитель мощности, вход которого подключен к выходу смесителя, а выход соединен с излучателем, отличающееся тем, что устройство снабжено коммутатором, соответствующие входы которого соединены с выходами генераторов, и контроллером, подключенным к управляющему входу коммутатора, генераторы выполнены в виде свип генераторов с возможностью формирования сигналов соответственно в двух частотных диапазонах, один из которых соответствует диапазону звукового общения животных, а второй - диапазону обостренного слуха, при этом усилитель мощности соединен с излучателем через введенную схему формирования крутых фронтов. 3. A device for synthesizing animal repellent signals, containing the first and second generators, a mixer, a power amplifier, the input of which is connected to the output of the mixer, and the output is connected to the emitter, characterized in that the device is equipped with a switch, the corresponding inputs of which are connected to the outputs of the generators, and the controller connected to the control input of the switch, the generators are made in the form of sweep generators with the ability to generate signals, respectively, in two frequency ranges, one of which corresponds to the range of sound communication of animals, and the second to the range of sharpened hearing, while the power amplifier is connected to the emitter through an introduced circuit for the formation of steep fronts.