喜火小甲虫具有独特的林火感知能力,森林大火的红外辐射和烟雾会吸引喜火小甲虫,一些喜火甲虫可以探测到几十公里外的大型火灾。灰烬小甲虫属于喜火小甲虫的一种,本文通过对灰烬小甲虫红外感知器有限元模型的热学性能分析,初步研究了小甲虫红外感知器可能存在的功能。依据仿生学原理,将喜火小甲虫的优点应用于工程领域。本文以喜火小甲虫为研究对象,主要研究了灰烬小甲虫独特的红外感知器结构,并将其应用于红外探测器设计。本文还依据喜火小甲虫的烟雾感知能力,进行了嗅觉定位气味源的研究。主要研究内容如下:（1）灰烬小甲虫红外感知机制的研究。将其盘状红外感知器简化为红外焦平面阵列（FPA）的有限元模型,然后根据施加在不同端面的恒.定热载荷将有限元模型命名为:模型（Ⅰ）,模型（Ⅱ）和模型（Ⅲ）,其中模型（Ⅱ）为甲虫感知器模型。分别计算了在三个模型上加载单个热辐射载荷和多个热辐射载荷时的温升,分析了三种模型的热学性能,并对三种模型的热成像性能进行了数值模拟。结果表明,构建的甲虫红外感知器模型拥有优秀的红外探测性能,并且感知器模型可以分辨出红外目标的粗略轮廓;（2）基于无基底FPA的热分析。在无基底FPA模型的基础上,通过设置不同的边界条件将其分为三组:有基底FPA模型、小甲虫感知器模型、无基底FPA模型。然后在三组FPA模型的中心施加热载荷,根据仿真结果分析了三组模型的红外探测性能,并计算了三组模型的总热导和热响应时间。结果表明第二组小甲虫感知器模型的隔热性能最佳、总热导最低,并且响应时间在毫秒级别;（3）基于仿生学的单端梁热电堆红外探测器。通过来自灰烬小甲虫的灵感,并针对传统四端梁热电堆红外探测器表面积得不到有效利用的问题,设计了一种体积小、高性能的单端梁热电堆红外探测器。该结构选择氮化硅作为吸收层材料,P/N型多晶硅为热偶条材料。对单端梁、四端梁两种热电堆红外探测器进行了数值分析和有限元模拟仿真。结果表明单端梁热电堆的结构尺寸可以比传统四端梁结构尺寸更小,并保持相对较高的性能参数;（4）基于仿生机制的嗅觉定位研究。通过来自喜火甲虫等动物的灵感,将气体传感器与机器人结合,进行了气味源定位仿真。介绍了不同的气体扩散模型,将Fluent和Matlab结合起来对烟羽的扩散进行了仿真,建立了气味源定位的仿真平台。最后在Matlab中对不同扩散参数σz和σy的高斯气体扩散模型进行了仿真,并使用了简化的进化梯度算法,成功地完成了不同浓度分布环境下的气味源定位。