喷雾助剂类型及浓度对喷头雾化效果影响

为达到农药减施增效的目的,助剂逐渐成为农药喷洒过程中必不可少的部分,其效果及浓度直接影响着施药过程中农药利用率。为探索不同助剂及浓度对喷头雾化效果的影响,该文利用激光粒度仪比较分析了IDK120-025型和LU120-015型喷头喷施不同浓度典型增效剂意欧、减量增产助剂激健、尿素时,其雾滴体积中径及雾滴分布相对跨度差异。两款喷头应用广泛,喷雾角度相同、喷腔雾化结构相异。结果表明：3种助剂溶液对IDK120-025型喷头的影响效果相比于LU120-015型喷头更为显著,但是LU120-015喷头喷雾雾滴均匀性较优于IDK120-025。激健溶液配比为1:3 000时,在0.4 MPa喷雾压力条件下,与水相比可将IDK喷头雾滴体积中径增加20.43%,粒径分布相对跨度减小1.74%;意欧溶液配比为1:2 000时,在0.4 MPa喷雾压力条件下,与水相比可将IDK喷头雾滴体积中径增加11.10%,粒径分布相对跨度减小8.86%;意欧溶液配比1:3 000时,在0.2 MPa喷雾压力条件下,与水相比可将LU喷头雾滴体积中径减小5.99%,粒径分布相对跨度增大1.56%;尿素溶液在配比1:2 000时,在0.4 MPa喷雾压力条件下,与水相比可将IDK喷头雾滴体积中径增加16.92%,粒径分布相对跨度减小6.92%。该试验可为田间农药施用中助剂及喷头的选择提供依据,为进一步研究喷头及助剂提供数据基础。     

两类扇形雾喷头雾化过程比较研究

为了探究标准扇形雾喷头(ST)与防飘喷头(IDK)的雾化特性,利用雾滴粒径分析仪(PDIA)对以上2种类型喷头的雾化过程进行了试验研究与可视化图形分析。结果表明:ST喷头具有面积较大的液膜区,且具有波纹结构,破裂区内的破裂孔洞呈现不规则撕裂状;IDK喷头液膜区面积较ST喷头小,具有气泡状结构,但并未发现波纹区。随着ST与IDK喷头孔径的增大,液膜长度、破裂区长度分别由20mm增长至40mm、10mm增长至20mm。随着压力的增加,ST110-03型喷头的液膜长度由35mm降低至22mm,雾滴体积中径由128.2μm降低至92.4μm;IDK120-03型喷头的液膜-破裂区长度由40mm降低至30mm,雾滴体积中径由366.4μm降低至285.3μm。该研究可为进一步研究新型防飘喷头的雾化特性以及新型喷雾设备的生产提供参考。     

航空植保作业用喷头在风洞和飞行条件下的雾滴粒径分布

为了获得GP-81A系列航空喷头的雾滴粒径分布情况,该文针对GP-81A系列航空喷头进行了风洞条件和飞行条件下的雾滴粒径及分布测试,通过高速风洞测试系统模拟飞行时产生的高速气流开展了气流大小对雾滴粒径及分布的影响研究;基于农用航空常用的Y5B飞机开展了不同型号喷嘴航空喷雾时的雾滴粒径及分布研究;同时,比较了相近喷雾压力条件下,相同喷嘴在风洞条件和飞行条件下的雾滴粒径及分布差距。试验结果表明,风洞条件测试时,当风速小于33.8 m/s时,雾滴粒径随气流的增加而增大;而当风速大于33.8 m/s时,雾滴粒径随气流的增加而减小,足够大的气流可以使雾滴进一步雾化。当气流在33.8 m/s时,7#喷嘴雾滴粒径最大,为491.1μm;当气流在84.87 m/s时,2#喷嘴雾滴粒径最小,为202.1μm。该系列喷头的6种不同喷孔的喷头的雾滴粒径均大于150μm,说明该喷头航空喷雾时的飘移损失较小。在喷雾压力基本相同的条件下,风洞条件下的雾滴粒径测试结果略高于飞行试验结果,主要原因是距离喷头出口的测试位置不同。风洞条件和飞行条件下的雾滴谱相对宽度S值均较小,表明雾滴分布较均匀,而飞行条件下的雾滴分布更均匀些。该研究为进一步优化航空喷头的作业参数,开展减少雾滴飘移研究提供参考。     

微型指数振子低频超声雾化喷头的研制及喷雾试验

针对现有低频超声雾化喷头存在驱动电压高、工作效率低、电路和喷头发热严重以及体积较大等缺点,该文研制了一种工作频率为60kHz的微型指数振子超声雾化喷头及喷头的驱动电路。根据频率方程确定了喷头的基本尺寸,建立了喷头的有限单元模型,根据该模型进行了喷头的模态分析和谐响应分析,该喷头的谐振频率计算值为61550Hz,驱动电压为36V时雾化面振幅计算值为8μm;应用阻抗分析仪Pvc70A和激光微位移传感器CD5-L25对该喷头样机的谐振频率和雾化面的振幅进行了测试,喷头谐振频率的测试值为59699 Hz,与设计频率的相差0.5%,与有限元模态计算的频率相差3.0%,驱动电压为36V时振幅的测试值为8.63μm,与有限元谐响应分析结果相差7.8%;应用Winner318B工业喷雾激光粒度分析仪对驱动电压分别为36和30 V喷头所产生的雾滴尺寸进行了测量,测量结果表明,电压对雾滴粒径分布没有显著影响,但是对最大雾化量影响较大;与28 kHz的超声雾化喷头相比,喷头的最大雾化量基本一致,体积和质量分别仅为28kHz超声雾化锥状喷头的5.54%和9.81%,并且其产生的雾滴更细。     

Teejet雾化喷头的水力性能试验及工作参数优选

为探究Teejet雾化喷头工作参数对单喷头及组合喷洒水力性能的影响,进而得到雾化喷头的较优配置工况,该研究通过试验分析、理论计算和综合评价相结合的方法,探究等效直径、安装高度、工作压力对雾化喷头水力性能的影响规律;定量分析得到安装高度、工作压力、等效直径、组合间距与组合均匀性系数之间的关系;构建综合评价指标体系,采用主成分分析法确定雾化喷头最优配置方案。结果表明：1）随着工作压力的升高,喷头喷灌强度峰值逐渐增长;随着安装高度的升高,喷头的喷洒范围增大,水量分布更加均匀;相同安装高度和工作压力条件下,喷嘴的喷灌强度峰值与等效直径呈正比。2）3种等效直径喷头组合均匀性系数随工作压力和组合间距的变化趋势基本一致,组合间距对组合均匀系数的影响最为明显,随着喷头组合间距的增加,喷头的组合均匀系数大多呈先减小后增加再减小趋势。3）雾化喷头最优配置工况为喷嘴等效直径1.81 mm、安装高度0.6 m、组合间距0.2 m、工作压力400 kPa。该研究可为适用于温室的移动式微喷灌机组的参数配置提供依据,并为该机组在全国范围内的推广应用提供理论支撑。     

气液两相流流型影响喷嘴喷雾形态及液滴粒径分布

为了获得气泡雾化喷嘴内不同气液两相流流型对喷雾形态及液滴粒径分布的影响规律,该文建立了气泡雾化喷雾可视化试验系统,采用试验方法获得喷嘴内气液两相流流型及宏观喷雾形态;该文建立了喷嘴内和喷雾场中气液流动模型。研究结果表明,泡状流时喷孔出口含气率呈周期振荡衰减且含气率较低,搅拌流时喷孔出口截面含气率脉动幅度及其变化较小且含气率较高（较泡状流高1倍）;搅拌流时喷雾形态脉动不明显,喷雾半锥角分布比较集中,而泡状流时正好相反,搅拌流时喷雾半锥角在8°～14°范围内的占比超过70%,而泡状流不到40%。搅拌流时喷孔出口附近液滴粒径分布更加集中且随轴向距离增加分布范围变化更大,液滴平均粒径比泡状流小4%左右;在喷孔出口附近,搅拌流时液滴粒径标准差明显小于泡状流时液滴粒径标准差,较泡状流小30%以上;不同气液两相流流型时液滴粒径分布的差异随轴向距离的增加而减小。研究结果可为气泡雾化喷射技术的发展以及不同领域喷嘴内流型的合理选择提供一定的理论和试验依据。     

基于田间调查数据分析漳河灌区水稻灌溉水生产力分布异质性及其影响因素

在漳河灌区农田尺度的基础上,基于农户调研结果和文献调研的大田数据,分析当地水稻灌溉水生产力及其影响因素的空间异质性,利用相关性分析和偏最小二乘回归分析进行灌溉水生产力关键影响因子的筛选。结果表明：（1）漳河灌区总、四干渠控制村组水稻产量最小,灌溉水生产力则表现为三干渠控制村组最大而总干渠控制村组最小;（2）灌溉水生产力与单位面积灌水量、生育期日平均太阳辐射和土壤粉砂粒含量呈现极显著负相关,与日平均气温和土壤黏粒含量呈现极显著正相关;（3）灌溉水生产力受单位面积灌水量、施氮量、生育期内日平均气温、日平均太阳辐射和土壤黏粒含量的影响较大。因此,管理措施和气象因素是改善漳河灌区水稻灌溉水生产力的关键因素。研究结果可以为改善当地水稻管理水平、提高灌溉水生产力提供数据支持。     

克里雅河流域植被物候时空变化及影响因素

[目的] 探究克里雅河流域2000—2015年植被物候期时空变化规律,在气候变化背景下为该流域植被演变过程研究提供参考。[方法] 以MODIS MOD₀₉Q₁产品和当地气象站点数据为数据源,利用植被指数动态阈值法提取流域植被物候信息并进行空间趋势分析,以偏最小二乘回归方法分析克里雅河流域植被物候期与不同月份气象因子的相关性。[结果] ①研究期内植被生长期开始时间主要在第60—180 d之间,结束时间在第180—322 d之间,植被生长期长度在70~250 d之间。中游的人工绿洲植被生长期开始时间最早,结束时间最晚,植被生长时间最长。②2000—2015年克里雅河流域植被返青期整体呈提前趋势,变化速率均值为-1.3 d/10 a,植被枯黄期呈推迟趋势,生长期延长,其中以中游的变化趋势最为明显。③春季气温和降水量的升高促进植被返青期提前,秋季气温和降水量的升高会对植被枯黄期起到推迟作用。[结论] 克里雅河流域植被物候期在不同的海拔梯度上有明显的分布变化规律,中游人工绿洲植被的物候变化规律远异于自然植被物候变化规律,并且可能影响到了下游。     

工程车辆车桥位移谱统计分布建模及分步参数识别

针对非公路用车的车桥实测位移谱统计分布建模中模型选择、参数识别的初值选取主观性大和计算效率低等难题,该文以实测的车桥位移信号为研究对象,分别进行时域分析、频域功率谱分析,对信号进行分组,统计频数,获得统计直方图和累计概率分布曲线。分别采用正态分布、双峰正态分布、威布尔分布和双峰威布尔分布模型对位移谱进行建模,提出分步参数识别方法。引入灰色关联度目标函数,以人工鱼群算法获得的参数作为模型参数的初始值,采用迭代非线性最小二乘法levenberg-marquardt (LM)算法进行精确参数识别,使用相关系数和kolmogorov-smirnov(KS)检验对各模型的拟合优度进行比较。结果表明,混合威布尔分布与统计直方图的相关系数为(0.9800,0.9908,0.9867,0.9665),混合正态分布为(0.9793,0.9904,0.9783,0.9661),威布尔模型为(0.8613,0.9113,0.8618,0.8854),正态模型为(0.8611,0.9127,0.8624,0.8869),混合威布尔模型可以对车桥位移谱进行高精度拟合,而所提出的分步参数识别法可以高效、准确地进行模型的参数识别。研究结果可为车辆疲劳载荷谱的编制和台架试验提供参考。     

运用PLS算法由HJ-1A/1B遥感影像估测区域小麦实际单产

为进一步提高遥感估产精度,显示国产影像在农业估产中的应用效果。该研究以2010-2013年HJ-1A/1B影像为遥感数据,分析了卫星遥感变量与小麦实际单产的定量关系,运用偏最小二乘回归算法构建及验证了以实际单产为目标的多变量遥感估产模型,并制作了小麦实际单产空间等级分布图。研究表明:实际单产与所选用的大多数遥感变量间关系密切,且多数遥感变量两两间具有严重的多重相关关系;实际单产偏最小二乘回归模型的最佳主成分为5,且植被衰减指数、绿色归一化植被指数、调整土壤亮度的植被指数、比值植被指数和归一化植被指数为实际单产遥感估测的敏感变量;建模集和验证集实际单产估测模型的决定系数分别为0.74和0.70,均方根误差分别为754.05和748.20 kg/hm2,相对误差分别为11.5%和8.88%,且估测精度比线性回归算法分别提高20%以上和40%以上,比主成分分析算法分别提高18%以上和30%以上,说明偏最小二乘回归算法模型估测区域实际单产的效果要明显好于线性回归和主成分分析算法,该模型应用结果与小麦实际单产区域分布情况相符合,为提高区域小麦实际单产的遥感估测精度提供了一种途径。     

回归饱和设计值得商榷的问题

从理论和实践上论证了回归饱和设计不能用最小二乘法估计回归模型中的参数;同时也论证了回归饱和设计的试验方案,不能用D优良性判断其优劣,回归饱和D最优设计是不存在的。     

基于摄影法的上喷式喷头水滴粒径测量

上喷式喷头喷洒的水滴粒径可达到毫米级别,且存在非球形的水滴,通常超出了基于光学衍射原理仪器的适用范围。为获取上喷式喷头水滴粒径数据,该文设计1种测试平台,基于摄影法,使用Canon EOS 7D Mark II相机进行照片采集,根据光学传播原理完成现实物体尺寸与照片像素之间的定标;应用Image Pro Plus软件进行照片处理,分析水滴粒径数据。对上喷式喷淋系统水滴粒径现场测试和数据分析,结果表明Canon EOS 7D Mark II相机能够对0.20 mm级别的物体进行准确成像,相对误差为4%;相机可以捕捉到运动的水滴并且清晰成像;Image Pro Plus软件可通过自适应灰度阈值和亚像素边缘检测算法分割脱焦的水滴成像,通过形态学参数的定量表征分割重叠、拖影的水滴成像;最终得到水滴粒径的概率密度数目分布和累计数目分布。该研究展现了基于摄影法进行上喷式喷头水滴粒径测量的新应用。     

黄土颗粒分离方法试验研究

以延安新区I期工程的马兰黄土为研究对象,分别采用筛分法、离心机法和静水沉降法对其进行颗粒分离试验,并利用激光粒度仪对3种分离方法的试验结果进行跟踪对比,以研究最适用于黄土颗粒的分离方法。结果表明:筛分法主要适用于粒径大于0.05mm的黄土颗粒的分离,对粒径小于0.05mm的黄土颗粒分离效果较差,筛分结果的可靠性偏低。离心机法由于自身的局限性且受影响因素较多,试验结果的可靠性较低;静水沉降法主要适用于粒径小于0.05mm的黄土颗粒的分离,颗粒分级效果显著,试验结果的可靠性较高,且试验精度满足要求,但对于粒径小于0.002mm的颗粒分离时间较长。通过3种试验方法的对比可知,在对黄土进行颗粒分离试验时,宜采用筛分—沉降相结合的分离方法,对于大于0.05mm的颗粒宜采用筛分,对于小于0.05mm的颗粒宜采用静水沉降法。     

苹果栽培区土壤参数的近红外及中红外测定

Soil quality monitoring is important in precision agriculture.This study aimed to examine the possibility of assessing the soil parameters in apple-growing regions using spectroscopic methods.A total of 111 soil samples were collected from 11 typical sites of apple orchards,and the croplands surrounding them.Near-infrared(NIR) and mid-infrared(MIR) spectra,combined with partial least square regression,were used to predict the soil parameters,including organic matter(OM) content,pH,and the contents of As,Cu,Zn,Pb,and Cr.Organic matter and pH were closely correlated with As and the heavy metals.The NIR model showed a high prediction accuracy for the determination of OM,pH,and As,with correlation coefficients(r) of 0.89,0.89,and 0.90,respectively.The predictions of these three parameters by MIR showed reduced accuracy,with r values of 0.77,0.84,and 0.92,respectively.The heavy metals could also be measured by spectroscopy due to their correlation with organic matter.Both NIR and MIR had high correlation coefficients for the determination of Cu,Zn,and Cr,with standard errors of prediction of 2.95,10.48,and 9.49 mg kg-1 for NIR and 3.69,5.84,and 6.94 mg kg-1 for MIR,respectively.Pb content behaved differently from the other parameters.Both NIR and MIR underestimated Pb content,with r values of 0.67 and 0.56 and standard errors of prediction of 3.46 and 2.99,respectively.Cu and Zn had a higher correlation with OM and pH and were better predicted than Pb and Cr.Thus,NIR spectra could accurately predict several soil parameters,metallic and nonmetallic,simultaneously,and were more feasible than MIR in analyzing soil parameters in the study area.     

应用田间行走式红外光谱进行土壤碳含量估测研究

对应用田间行走式设备获取的土壤红外光谱数据,通过特征变换和特征选择相结合,以提高所建立土壤碳校正模型的预测精度。首先应用独立成分分析(ICA)、主成分分析(PCA)和小波分析(WA)对土壤红外光谱数据进行特征变换,然后分别应用无信息变量消除法(UVE)、连续投影算法(SPA)、无信息变量消除结合连续投影算法(UVE-SPA)、基于遗传算法和偏最小二乘法的变量选择法(GA-PLS)来进行特征选择,基于所选择的特征建立了土壤碳校正模型。结果表明,通过ICA进行特征变换,然后进行特征选择,可以建立比直接对光谱数据进行波长选择精度更好的预测模型;而WA或PCA与特征选择方法结合,只能获得与对光谱数据直接进行波长选择相近的效果。因此,针对田间条件下通过行走式设备获得的光谱数据由于受复杂的环境条件下干扰多的情况,可以将ICA与特征选择方法结合起来对光谱数据进行特征变换和选择,以建立更可靠的土壤碳含量预测模型。     

应用田间行走式红外光谱进行土壤碳含量估测研究

对应用田间行走式设备获取的土壤红外光谱数据,通过特征变换和特征选择相结合,以提高所建立土壤碳校正模型的预测精度。首先应用独立成分分析（ICA）、主成分分析(PCA)和小波分析(WA)对土壤红外光谱数据进行特征变换,然后分别应用无信息变量消除法(UVE)、连续投影算法(SPA)、无信息变量消除结合连续投影算法(UVE-SPA)、基于遗传算法和偏最小二乘法的变量选择法(GA-PLS)来进行特征选择,基于所选择的特征建立了土壤碳校正模型。结果表明,通过ICA进行特征变换,然后进行特征选择,可以建立比直接对光谱数据进行波长选择精度更好的预测模型;而WA或PCA与特征选择方法结合,只能获得与对光谱数据直接进行波长选择相近的效果。因此,针对田间条件下通过行走式设备获得的光谱数据由于受复杂的环境条件下干扰多的情况,可以将ICA与特征选择方法结合起来对光谱数据进行特征变换和选择,以建立更可靠的土壤碳含量预测模型。     

最小二乘与分位数回归方法在河流水沙研究中的应用——以陕北延河流域为例

基于延河流域1956-2010年气象水沙数据,研究流域降水、径流和输沙量动态变化趋势及时间序列分布特征,并分别采用最小二乘法和分位数回归分析方法研究降水、径流及输沙三者间的相关关系.结果表明：1956-2010年流域年降水量、径流量、输沙量整体呈下降趋势,具有阶段性波动特征,并存在不同程度的异常值;最小二乘回归（OLSR）分析可以描述降水、径流和输沙量三者之间的平均相关关系,但当数据存在偏态、异常值或数据随机误差项为异方差时,最小二乘回归分析受到一定限制;分位数回归（QR）分析更加符合实际的气象、水文数据特征,特别是在分位数τ位于高分位部分,分位数回归拟合的有效性比最小二乘回归更好,可以更真实、准确地反映更多的局部信息.研究结果为河流水沙动态分析提供了一种新方法,可为客观准确地认识河流水沙关系提供参考.     

柑橘叶片叶绿素含量高光谱无损检测模型

针对柑橘叶片叶绿素含量的传统化学检测,不仅耗时长且损伤柑橘叶片,还依赖检测者实操技术,无法集成于精细农业中变量喷施农机具的诸多弊端,该文探讨快速无损检测柑橘叶片叶绿素含量方法。以117棵园栽萝岗甜橙树为研究对象,选用ASD Field Spec 3光谱仪对萌芽期、稳果期、壮果促梢期、采果期共4个生长时期的柑橘叶片进行高光谱反射率采集,并同步采用分光光度法测得叶片的叶绿素含量;以原始光谱及其变换形式作为模型输入矢量,分别在主成分分析(principle component analysis,PCA)降维的基础上利用支持向量机回归(support vector regression,SVR)算法和在小波去噪的基础上利用偏最小二乘回归(partial least square regression,PLSR)算法对柑橘叶片叶绿素含量进行建模预测,全生长期整体建模的校正集和验证集最佳模型决定系数R2分别为0.8713和0.8670,均方根误差RMSE(root-mean-square error)分别为0.1517和0.1544,试验结果表明,高光谱可快速无损地对柑橘叶片叶绿素含量进行精确的定量检测,为柑橘不同生长期的营养监测提供理论依据。