基于二维激光传感器无人直升机作业边界探测

无人机喷雾作业边界探测识别是无人直升机喷雾的重要内容,如果喷雾最大喷幅超过目标区域,会导致药液流失,造成环境的严重污染。为此,基于无人直升机平台,选取二维激光扫描传感器、姿态传感器等传感器搭建了一套二维激光扫描探测系统。该系统利用二维激光传感器探测无人直升机距离作物冠层和田埂的高度,计算冠层和田埂距离差值,并把高度差值作为分割阈值,实现无人直升机作业边界的提取,同时进行了田间试验验证。     

平面激光诱导荧光法测量射流混药浓度场研究

为了验证平面激光诱导荧光(planar laser induced fluorescence,PLIF)方法测量射流混药浓度场的可行性,该文在考察射流混药浓度场随压力变化特性基础上,开展基于PLIF的射流混药浓度场测量试验。研制了射流混药装置及辅助测量装置。配制6种不同浓度的罗丹明6G均匀混合液进行浓度标定,采用平滑滤波消除测量噪声影响。对比总体灰度值标定和分栅格标定2种方法的标定效果,结果表明:采用分栅格标定可以获得较平均的分区域浓度,在标定浓度为1.000 mg/L时,分栅格标定的最大最小平均值之差仅为总体标定的25.22%。开展3种吸入浓度、进水口压力0.1~0.6 MPa时的浓度场测量试验,结果表明:总体上混合管末端变异系数偏大,靠近管壁的变异系数偏大;在压力0.1和0.2MPa时,在测量区域末端的混合液浓度偏大,变异系数较大,混合均匀性较差。该文试验结果表明PLIF方法可用于射流混药浓度场测量,试验方法和结果可为其他液液混合浓度场测量提供参考。     

射流泵全特性工况的数值分析及试验研究

为了解射流泵在全特性工况下的性能和内部流场特性,采用数值分析和试验的方法对其进行研究.结果显示:在全特性工况范围内,射流泵数值模型的扩散管出口静压与流量比之间近似呈负线性关系,基于Realizable k-ε湍流模型预测的射流泵量纲一化性能曲线与试验结果基本一致,压力比和流量比之间也近似呈负线性关系;在正压正流状态下,数值分析与试验结果之间的压力比相对误差随着流量比的增大而增大,相对误差最大值约为0.26;在正压反流状态下,相对误差较小且较为稳定,最小值约为0.02;在最高效率工况附近,射流泵吸入室内部流场的速度矢量分布比较均匀,随着流量比减小,吸入室内流场会出现较为明显的局部涡旋;射流泵喉管进口截面的轴向流速分布不均匀度最大,喉管中间截面及其后续流动空间的轴向流速分布则较为均匀,在正压正流状态下,喉管内的流体混合过程主要发生在喉管中间截面之前的流动空间.     

两种小流量喷头的粒径谱和速度场测量试验

针对两种小流量喷头,进行离喷头不同高度、不同压力的粒径谱测量,分析粒径谱随高度、压力变化情况;比较清水和乳油混合液的粒径谱,分析农药剂型对粒径谱的影响;进行清水和乳油喷雾时喷头出口处的雾滴速度场测量,分析农药剂型、喷头类型,压力等对喷头喷雾特性的影响.试验结果表明,压力、剂型对不同喷头的喷雾效果影响不同.总体上,喷雾压力越大,雾滴体积中径越小;相同压力下,扇形雾喷头在乳油喷雾时的粒径大于清水喷雾,而空心锥形雾喷头在乳油喷雾时粒径谱发生变化,产生细小雾滴分布.在乳油和清水喷雾时,扇形雾喷头的雾滴速度随压力增大而增大;在清水喷雾时,空心锥形雾喷头在压力增大时粒径减小,雾滴平均速度变化不大;在乳油喷雾时,空心锥形雾喷头由于产生细小雾滴,雾滴平均速度减少.     

基于机载三维激光扫描的大豆冠层几何参数提取

为了实现大田大豆单株植株几何参数(高度、体积)准确获取,该文构建了基于机载激光雷达(LiDAR)的农作物表型探测系统,并开展了大田标定和探测试验。针对大田大豆垄上种植模式下地面平整度差异大、植株枝叶交接难以区分的问题,提出了一种LiDAR表型探测系统下的基于局部邻域特征分割与均值漂移算法的提取方法。在获取的点云中,首先使用基于局部邻域特征的语义分割方法提取一垄植株行,然后采用均值漂移算法提取单株植株,最后进行植株表面重建和植株几何参数统计。LiDAR表型探测系统在沿探测系统前进运动方向、垂直运动方向、垂直地面方向最大误差分别为0.58%(5.8 cm)、-1.75%(-7.0 cm)、-1.74%(-3.4 cm)。该文采用的基于局部邻域特征的分割方法,植株与地面分类的效果良好,人工统计植株数量相比,检测植株数量的平均相对误差为11.83%。相对于常用的RANSAC(random sampleconsensus)方法,使用该文提出的高度计算方法,大豆植株高度平均相对误差从9.05%下降到5.14%,利用alpha-shape算法重建后的冠层体积平均值为48.5 dm3。该文工作可为作物植株分割和体积统计提供借鉴。     

不同农药剂型的透光特性研究

[目的]研究不同农药剂型的透光特性,为植保机械混药浓度在线准确测量提供依据。[方法]针对乳油和可湿性粉剂农药,配制不同浓度的混合液,选择不同透光厚度的比色皿,采用紫外可见分光光度计进行吸光度测量,获得相应的透光特性。[结果]在紫外可见光波长范围内,由乳油或可湿性粉剂配制的乳浊液或悬浊液的吸光度一般随波长的增加而减少,在600～800 nm范围内有较好的区分度。溶液的吸光度值随透光厚度的增加而增加。[结论]乳油和可湿性粉剂的混合液都可通过吸光度加以区分,不同浓度范围应选择不同透光厚度以获取较好的测量精度。     

电化学分析方法检测黄瓜中残留的西维因

基于氨基甲酸酯类农药抑制乙酰胆碱酯酶活性的原理,以硫化镉-石墨烯纳米复合物为酶固定化材料,以西维因作为模型化合物构建了基于乙酰胆碱酯酶的氨基甲酸酯类农药的生物传感平台。结果表明,固定在硫化镉-石墨烯纳米复合材料上的乙酰胆碱酯酶与氯化硫代乙酰胆碱的亲和能力强,并且硫化镉-石墨烯纳米复合材料上的乙酰胆碱酯酶对氯化硫代乙酰胆碱的催化活性高,其米氏常数Km为0.24 mmol;由于硫化镉-石墨烯纳米复合材料的引入,增加了氯化硫代乙酰胆碱在电极表面的电子转移速度,提高了检测的灵敏度;该传感器对西维因的检测范围为2 ng/m L~2μg/m L,检测限为0.72 ng/m L,研究结果为氨基甲酸酯类农药的快速检测提供了一种有效的途径。     

无人直升机飞行高度与速度对喷雾沉积分布的影响

为了找出小型无人直升机喷洒农药时影响农药沉积的因素及各因素对农药沉积的影响程度,并通过试验制定相应的试验方法和规范,该文采用二因素三水平试验方法安排试验,研究了无人直升机喷雾沉积浓度,沉积均匀性与飞机飞行高度,飞行速度及两因素间的交互作用的关系,分别建立了试验指标之沉积浓度,沉积均匀性与飞行速度和飞行高度之间的关系模型。对试验样本进行方差分析和回归分析（显著性水平α取0.05）,结果表明：飞行高度,飞行速度及两因素间的交互作用对沉积浓度的影响极显著,对应的P-value值分别为2.0684×10-4,8.2190×10-5,9.7052×10-5;飞行高度和飞行速度对沉积均匀性的影响极显著,对应的P-value值分别为9.8410×10-3,1.1550×10-3;两因素间的交互作用对沉积均匀性影响显著,对应的P-value值为2.5594×10-2。分别建立的沉积浓度,沉积均匀性与飞行速度和飞行高度之间的关系模型,在飞行速度和飞行高度区间范围内失拟不显著,对应的失拟性检验结果分别为：FLf=3.7024相似文献   

喷雾机前后轮相继激励下喷杆理想运动响应提取

为使真实路面激励可以用于喷杆喷雾机的系统辨识和系统特征评价,建立了在路面单侧激励条件下,从路面激励相继作用于喷雾机前、后轮时的喷杆运动响应中,提取路面激励仅作用于喷雾机前轮时的喷杆理想运动响应的方法。试验结果表明,所提方法可获得与实测响应值间可决系数为0.9551的模型预测值。获得的喷杆理想运动响应用于喷杆运动响应特性分析的同时,也为路面激励仅作用于喷雾机后轮时的喷杆理想运动响应的提取提供了依据。