國外科研團隊研發用光纖傳感器來檢測害蟲的方法

　　當前，一種被列為危害最大的棗樹害蟲的紅甲蟲，每年都在世界范圍內造成數百萬美元的經濟損失。現在，KAUST研究團隊已經找到了一種成本效益高的方法，利用激光脈沖檢測感染的早期階段，給農民足夠的時間來拯救他們的樹木。

　　紅掌象甲是一種飛行甲蟲，以棗樹為食，在棗樹上產卵。KAUST研究科學家Islam Ashry解釋說，當紅掌象甲的感染在樹上造成明顯的痛苦跡象時，拯救它們已經太遲了。目前有幾種方法被用來檢測紅棕櫚象甲的感染，但在大型棕櫚農場中并不可靠或可行。這些方法包括使用嗅探犬，用基于計算機的斷層掃描技術對樹木進行篩選，并將聲音探針插入樹干以檢測象鼻蟲幼蟲的咀嚼聲。

　　KAUST教授Boon S.Ooi在閱讀一篇關于這些疾病的破壞性影響的文章時認識到，他在光子學方面的工作可能對此有幫助的。他解釋說：“光纖可以有效地探測幾公里外非常微弱的聲音。”他領導了一個研究小組，與沙特阿拉伯環境、水和農業部的尤塞夫·費哈德（Yousef Al-Fehaid）合作，研究光纖是否可以作為一種成本效益高、無創性的手段來檢測幼體發出的早期咀嚼聲。

　　他們開發了一種方法，將激光脈沖從傳感設備發送到光纖中，光纖可以纏繞在大片地區的多棵樹的樹干上，聲音與光纖內部的光信號相互作用，改變其頻率。光纖將數據反饋到傳感器中，傳感器以相對的精度可以告知農民哪些樹木健康，哪些樹木受到感染。

　　在使用他們的系統之前，研究人員記錄了12天大的幼蟲來識別它們的聲音特征，他們還記錄和識別了典型背景噪音的聲音特征，如風和鳥。聲音的頻率差異很大，他們可以在傳感器上安裝一個濾鏡，濾除大部分不相關的噪音。他們還開發了一種算法，可以分析傳入的信號來消除幼蟲的噪音，對小樹的實驗室測試表明，該系統可靠地區分了健康樹和受害樹。

　　KAUST研究所的科學家袁茂說：“我們的傳感器可以用一根10公里長的光纖對大約1000棵棕櫚樹進行無創、全天候、低成本的同時監測，檢測到12天大的幼蟲。”。

　　該小組下一步計劃將其傳感系統部署在大型露天農場，這將需要對系統進行修改，包括先進的信號處理技術，可以丟棄在這些環境中發現的噪音。