林业科学

作者：刘圣煌1,杨江天1,崔建新2,*

单位：1. 北京交通大学机械与电子控制工程学院 北京 1000442. 河南科技学院害虫天敌繁育研究中心 新乡 453003

关键词：天牛,幼虫,蛀木振动,小波包分解,变分模态分解

基金：河南省科技开放合作项目(172106000056);国家自然科学基金项目(31772501)

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2 500 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2 000 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。

来源：2020年第12期

《林业科学》期刊编辑部

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