Hoe werkt een heterodyne detector: mengen, optellen en aftrekken
Heterodyne detectors werken door het mengen van een frequentie die de detector zelf maakt, met het geluid van de vleermuis. "Heterodyning" betekent mengen. Welke frequentie de detector maakt kan je zelf bepalen door te "tunen", ofwel door de detector, in goed Nederlands, op de gewenste frequentie af te stemmen. De detector maakt dan gebruik van een eenvoudig natuurkundig principe. Wanneer je frequenties mengt, dan krijg je interferentie tussen die frequenties en daarmee nieuwe frequenties. Bij die nieuwe frequenties zitten de somfrequenties en de verschilfrequenties. Stel je stemt je detector af op 40 kHz, dan mengt die frequentie met de frequenties die de vleermuis maakt. Bij elkaar opgeteld (de somfrequentie) wordt dat alleen maar hoger en is het voor ons niet interessant. Maar de verschilfrequentie van onze 40 kHz met frequenties in het vleermuis signaal in de buurt van 40 kHz, bijvoorbeeld 41 of 39 kHz, is echter 1 kHz en daarmee voor ons goed hoorbaar. We detecteren zo dus een ultrasoon signaal met frequenties rond de 40 kHz, dat wordt weergegeven als een signaal met frequenties rond 1 kHz. Door de detector af te stemmen op andere frequenties kan je zo luisteren naar het eventueel aanwezig zijn van "signaal" op andere frequenties.

Een frequentievenster
De verschilfrequentie met frequenties in het vleermuissignaal die veel verder afzitten van de ingestelde 40 kHz zijn echter veel hoger. 55 kHz levert ons bijvoorbeeld een verschil van 15 kHz, en 28 kHz een verschil van 12 kHz ten opzichte van onze ingestelde frequentie. Dat is alweer erg hoog voor onze oren en het levert veel onnodige ruis op en daarmee verlies aan gevoeligheid van de detector. Daarom worden die hogere frequenties er uitgefilterd in het signaal dat de detector voor ons hoorbaar maakt. Zo wordt in het weergegeven signaal bijvoorbeeld alles boven de 5 kHz of boven de 8 kHz uitgefilterd, dat verschilt per type detector. Daarmee bereiken we dat we met onze afstembare detector in feite luisteren naar een frequentievenster van "plus of min 5" of "plus of min 8 kHz" ten opzichte van de ingestelde frequentie. Alles in het vleermuissignaal wat daar buiten valt nemen we dus niet waar.

Afstemmen op een constante frequentie?
Hoe verschilfrequenties en het frequentievenster precies werken kan je het best begrijpen door bij wijze van oefening eens af te stemmen op een constant frequent signaal. Je kunt daarvoor een toongenerator gebruiken, maar je kunt ook je televisie gebruiken. Zet hem aan en zet het geluid stil. Met de detector pik ja dan een piepend geluid op rond 15,2 kHz (en op boventonen daarvan natuurlijk). Wanneer je de detector precies op die frequentie afstemt wordt het verschil 0 kHz en hoor je dus niets meer. Wanneer je nu heel voorzichtig een klein beetje omhoog, of omlaag, wegdraait van die frequentie, dan stijgt de toonhoogte van het geluid dat detector weergeeft. De verschilfrequentie wordt immers groter. Voorzichtig draaiend kan je ook ervaren waar het geluid uiteindelijk wegvalt en waar dus de grens van het frequentievenster van je eigen ligt.

Figuur 1: Afstemmen constante toon.
Deze figuur laat zien wat er gebeurt wanneer je afstemt op een constante toon, en daarbij de instelling van de detector langzaam van boven naar beneden draait. Het grijze vlak geeft het frequentievenster aan, het pijltje in het midden is de ingestelde frequentie. Alleen als je de detector vlak bij de frequentie in de toon waar je naar luistert instelt, krijg je een lage toon in je detector. Als je er verder vanaf zit krijg je een hogere toon.
Klik hier voor een grotere afbeelding.

Probeer dit nu te oefenen zonder naar de instelling van je detector te kijken, maar door te luisteren naar toonhoogte van het geluid dat uit je detector komt. Zoek dan het punt met de laagste toon op, of het punt waar je wellicht helemaal niets meer hoort. Op dat punt heb je dus je detector precies op de frequentie afgestemd.
Dit is een zinvolle oefening om goed te kunnen "tunen" of afstemmen, ook wanneer we in het veld soorten determineren. En het is ook een goede manier om die detectortypes die de afgestemde frequentie niet via een LCD-schermpje weergeven (b.v. D100 of Batbox) af en toe te ijken.

Afstemmen op een vleermuissignaal?
Maar wat gebeurt er dan als je afstemt op een vleermuissignaal? Een vleermuissignaal is geen geluid op één bepaalde frequentie, maar over het algemeen een geluid dat bij een relatief hoge frequentie begint en dan in korte tijd omlaag "sweept" naar een veel lagere frequentie, bijvoorbeeld van 70 kHz naar 25 kHz in 5 milliseconde. Wanneer je met een detector met een frequentievenster van plus of min 5 kHz afstemt op bijvoorbeeld 60 kHz, dan maakt de detector daarvan een geluid dat begint bij 5 kHz (65 - 60 = 5 kHz), omlaag "sweept" naar 0 kHz (60 - 60 = 0 kHz) en weer omhoog "sweept" naar 5 kHz (60 - 55 = 5 kHz). Je luistert dus naar een frequentievenster van 65 tot 55 kHz, de rest wordt weggefilterd. Het weergegeven geluid klinkt als een droge 'tick'.
Hetzelfde krijg je als je bijvoorbeeld afstemt op 40 of 30 kHz. Steeds weer dat "V-tje" van 5 naar 0 naar 5 kHz dat klinkt als een droge 'tick'. We vinden in zo'n puls nergens toonkwaliteit.

Figuur 2: afstemmen FM
Het maakt bij een stijle FM puls niet uit waar je de detector instelt. Het klinkt overal als een droge 'tick'.
Klik hier voor een grotere afbeelding.

Waar ligt de "beste luister frequentie" of "piekfrequentie"
In het voorbeeld hierboven hadden we te maken met een puls waarin de frequentieverandering van 70 - 25 kHz relatief gelijkmatig verliep. We noemen dat een stijle FM-puls. Bij een heel aantal vleermuissoorten "sweept" het geluid echter niet eenvoudig omlaag van 70 - 25 kHz, maar verandert de frequentie aan het eind van de puls veel langzamer. De puls eindigt dan in een vlak aflopende, bijna constante frequentie, de QCF frequentie. Wanneer je de detector in dat vlak aflopende deel van de puls afstemt produceert de detector geen droge tikken, maar geluiden met toonkwaliteit: 'tack', 'pjiep', 'pjop'. De QCF frequentie in het eind van de puls, is ook wat we de "beste luister frequentie" of "piekfrequentie" noemen van soorten die zo'n pulstype gebruiken, zoals de verschillende dwergvleermuizen, de laatvlieger en rosse vleermuis. En deze frequentie is een van de kenmerken waaraan we de soorten determineren.
De beste luister frequentie van zo'n FM-QCF vleermuissoort vindt je door je detector af te stemmen op die frequentie. Dat klinkt simpel, maar je moet het wel goed doen! Je moet dat bijvoorbeeld niet doen door die frequentie in te stellen die je verwacht voor de soort die je denkt te beluisteren. Dus niet, "ik denk dat dit een gewone dwergvleermuis is, dus ik zet de detector op 45 kHz". Je moet juist, net als bij de oefening met de constante toon hiervoor, niet naar de display van de detector kijken, maar luisteren naar het geluid dat de detector weergeeft. Vervolgens zoek je naar de instelling waarbij de detector de laagst mogelijke toon weergeeft. Dus niet 'piep piep piep', maar 'pop pop pop'. Dit soort kleine verschillen zijn lastig in woorden uit te leggen. Het beste is het dit buiten te oefenen.
Net als bij de constante toon wordt je weergave hoger van toon als je verder van de echte QCF-frequentie in het vleermuisgeluid afzit. Zit je erboven of eronder, dan krijg je een hogere toon, zit je er vlak bij dan krijg je een lage toon. Een verschil met de constante toon is, dat het QCF deel in het vleermuisgeluid natuurlijk niet echt constant is, maar bijna constant. Je kan er dus zo goed mogelijk op gaan staan, maar je kunt de weergave niet op '0' zetten, je krijgt altijd een geluid.
De beste luister frequentie heb je dus gevonden wanner je het juiste lage ploppende geluid hoort. Dan pas lees je op de display wat die frequentie is.

Figuur 3: afstemmen FM-QCF
Bij het luisteren naar FM-QCF geluiden krijg je verschillende geluiden, afhankelijk van waar je de detector afstemt. Boven in de puls, in het FM deel, klinkt die als een droge 'tick' van een FM puls. In de buurt van de QCF frequentie krijg je toonkwaliteit.Een mooie lage 'pjop' of 'plop' klank geeft aan dat je op de QCF of beste luister frequentie zit.
Klik hier voor een grotere afbeelding

Copyright tekst en afbeeldingen: Herman Limpens

Home (met menu !) | nieuws | sitemap | index A-Z | zoeken | feedback | over de website
over vleermuizen | vleermuizen in Nederland | vleermuizen in huis | vleermuis gevonden? |
bescherming | onderzoek en monitoring | landelijke telavond | werkgroepen |
agenda | literatuur | links

© Vereniging voor Zoogdierkunde en Zoogdierbescherming (VZZ), 2003 Niets van deze website mag worden vermenigvuldigd of openbaar gemaakt door middel van druk, microfilm, fotocopie, plaatsing van teksten en/of afbeeldingen op andere websites of op welke wijze dan ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de auteurs/makers. Over copyright.