折光法混药浓度在线检测装置的设计与试验研究

根据不同浓度溶液折光率不同,设计了一种混药浓度在线检测的装置。同时,选用650nm二极管激光器作为光源、PSD作为信号接收器,设计和制造了三角形流道和以OPA4277芯片为主的信号放大电路。试验结果表明:在总流量为4.77L/min时,其线性度较高(R2=0.9 9 5 3),数据离散程度较低(CV=2.4%),检出时间小于5s,检测最大偏差为0.015 2g/L,可用于混药浓度的在线检测。     

在线射流混药浓度控制系统

为了解决在线射流混药存在的混药比可调范围窄、控制精度低的问题,实现射流混药的精确、智能控制,以LabVIEW为开发环境,设计上位机人机交互界面,以TI公司控制芯片TMS320F2812为核心设计下位机系统,上位机与下位机之间通过串口通信实现数据的共享.上位机可实现数据的输入与数据的显示及存储,下位机负责射流混药器水流量与药流量的独立控制,通过电动机转速与水流量的标定试验拟合得两者函数关系,通过电控阀控制电压与药流量的标定试验拟合得两者函数关系.基于此控制系统,研究了在不同混药比状况下射流混药器进水量及进药量的控制精度.通过水流量控制跟踪性能、药液吸入量随水流量变化、药原液控制跟踪性能等试验表明,水流量控制相对误差在2%以内,药流量控制相对误差在3%以内;设置混药控制系统,可获得适合实用的混药比值,显著（数十倍）增加混药比调节宽度.     

基于线性CCD混药浓度在线检测装置性能试验研究

使用基于线性CCD传感器的混药浓度检测装置对混药的浓度进行在线检测,在喷雾流量为3.2 L/min时对该检测装置进行标定,给出每种标定浓度下,每个像素点随采样时间的灰度值图。选用灰度值数据变异系数小于5%的第32～120号像素点作为有效像素点,用有效灰度值表示浓度。将每种浓度的胭脂红溶液下采集的50组有效值数据平均值与标准浓度采用最小二乘法对数拟合,得到有效灰度值与浓度之间的曲线关系,其相关系数为0.978 5。使用标定后的装置检测标准浓度溶液,每种标准浓度下记录连续的5组实测浓度,5组实测浓度间的变异系数均小于1.38%,说明检测装置稳定性较高。每种浓度下实测的5组浓度值的平均值与标准浓度之间的偏差均不大于0.018 4 g/L,相对误差均不大于3.081%,优于使用平均灰度值表征浓度的检测方法。     

基于农药光透性的混药比反馈在线混药装置

设计了基于农药光透性的混药比检测单元、采用PWM波占空比控制注入量的药液注入单元和以MSP430F149单片机为核心的低功耗控制单元,分别对各功能单元进行性能测试和标定实验,在此基础上构建了药液混药比反馈在线混药装置,并对农药百草枯进行1∶200混药比定点跟踪实验。结果表明,基于农药光透性的混药比反馈在线混药方法及装置可以实时获取混药比反馈信息,自动调节药液注入量,准确跟踪设定混药比,有效满足农药在线自动混药要求。     

基于流量调节阀和神经网络的植保机械在线混药装置

农药的小流量、高精度实时动态测控是在线混药装置急需解决的一个关键问题。流过调节阀的流量与阀前后压差、流体密度、阀开度有关,通过建立流量与这3个变量间的关系表达式,即可利用调节阀对药液流量进行实时检测和控制。设计了利用流量计和调节阀分别对水和农药原液进行计量的在线混药装置,在提出调节阀相应标定方法的基础上,建立了调节阀的流量关系表达式,并在室内进行了测试。结果表明,农药流量在24~240 m L/min范围内时,混药装置的药液流量相对偏差均小于4%。     

混药混肥装置控制性能分析

从自动控制角度对吸入式，压差式，注入式3种混药（混肥）装置进行分析比较，得出以下结论，吸入式难以实现精确，可靠的控制，压差式同样存在不易精确控制的缺点，水力驱动注入式的控制可靠性较差，机械驱动注入式能够可靠地实现高精度实时自动调控，且不需搅拌装置。     

背负式手动喷雾器混药装置的研究

目前,喷雾器的使用仍采用人工配药,易造成人身中毒;同时因农药对药箱、空气室的严重腐蚀,整机的工作寿命大为降低。为解决上述问题,设计一种自动混药装置安装在开关与喷杆之间,工作时,压力水经喷雾器开关输入混药装置,与抽吸的农药原液自动混合,通过喷杆从喷头处喷出。文中通过能量守恒定律,分析试验数据,探索混药装置在手动喷雾器上应用的可行性。     

在线混药技术国内外研究现状

混药是施药的第一步,混药质量的高低直接决定着病虫害防治效果。在线混药技术将药和水分开储存,施药作业时根据实际需要,对水和药进行控制并在线混合,相较于传统的人工预混药技术,减少了农药的浪费,保护了环境,同时避免了人与药液的接触,减少中毒的可能。     

新型喷雾混药装置性能研究

对新型喷雾混药装置的性能进行了理论和实验研究。用无因次参数密度比ρso,压强比h，流量比q,面积比m和4个阻力系数来描述新型喷雾混药装置的性能，并建立了它们之间的理论关系。实验研究了混合管与喷嘴面积比为1．49、2．07和3．03三种新型喷雾混药装置的性能。理论和实验研究结果表明：该新型喷雾混药装置可以应用于机动喷雾机的自动混药。     

喷杆喷雾机射流混药装置试验研究

根据喷杆喷雾机喷雾系统设计了射流混药装置,并对射流混药装置进行了在线混药试验研究。测量两种不同参数的射流混药装置应用于不同的喷雾系统的工作参数和工作状态,结果显示,射流混药装置与喷雾系统存在参数匹配。若匹配不当,射流混药装置出现回流无法实现在线混药。射流混药装置的结构参数与喷雾系统共同决定射流混药装置的工作状态,喷杆喷雾机射流混药装置的结构设计应考虑喷雾系统的流量特性。     

在线混药式变量喷雾系统设计与试验

为实现在线混药式变量喷雾技术,设计了药、水独立存放混药装置,差压式流量计,流量控制阀,以及相应的控制系统.应用该系统对药、水分别进行流量计量和对药流量控制,达到变量喷雾的目标.试验结果表明,流量计误差在±2.0%以内,药流量控制误差在±3.0%以内.     

混凝土车辆搅拌筒装载量与驱动功率的精确计算

为确定混凝土搅拌筒容积与驱动功率,详细分析了搅拌筒的几何结构,建立了搅拌筒容积的精确计算模型,基于该模型推导了任意物料平面的整体质心以及此时搅拌筒驱动功率的表达式,通过工程车辆实际装载量与模拟计算数值的对比,结果表明该数学模型有较高的精度,该程序化计算模型可应用于相关设计计算中。     

果园风送式喷雾机防治效果试验

为明确风送条件下不同农药制剂浓度对病虫害防治效果的影响,以虫口减退率和病情指数为指标,测试2种农药对梨蚜虫、梨黑斑病的田间防治效果;同时利用荧光试剂研究雾滴在冠层内的沉积分布,提出适应风送式施药的药液质量浓度范围。结果表明:果园风送喷雾机行驶速度1 m/s、风机转速1 200 r/min、单侧流量7.2 L/min工作条件下,喷施药液量为0.24 L/棵,比人工喷施减少药量33.3%。风送式喷施0.4 g/L的10%吡虫啉防治梨蚜虫,14 d后防效可以达到人工喷施0.8 g/L农药防治效果,药剂质量为0.096 g/棵,为人工施药的1/3。风送式喷雾防治效果随药液质量浓度增加而提高。风送式喷施0.75 g/L、1.0 g/L、1.5 g/L 3种质量浓度的75%百菌清防治梨黑斑病,第14天防效为46.52%、44.46%、55.63%,防效均显著优于人工喷施1.0 g/L质量浓度的农药。喷施0.75 g/L农药的药剂用量为0.18 g/棵,为人工施药时的1/2。风送式施药雾滴空间分布情况更好,可以参考人工作业减少1/3药液喷施量,同时适当增加药液质量浓度以求达到更好防效,实际喷施药剂量建议为人工作业的1/3~1/2。     

密闭空间药雾质量浓度分布试验

运用改进后的大气采样器对棚室内距地面1.5 m高水平面上不同位置采样,将采样后得到的药雾质量浓度采用三次样条函数插值法建立药雾质量浓度分布曲面.对分布曲面分析表明:沿棚室长度方向上,喷头前方10～12 m区间中药雾质量浓度最大,烟雾机作业的有效区域为喷头后方10 m、前方32 m,共42 m;宽度方向上,药雾质量浓度中间低,两侧高.     

基于近红外光谱技术的叶面药液浓度检测

提出了一种应用近红外光谱技术快速检测叶面药液浓度的方法。采用漫反射测量方式获取了叶面药液的近红外光谱。选用标准偏差归一化、三点滑动平均滤波和一阶导数为最优组合预处理。通过7种波段方案的对比,得出最优波段为350～1 900 nm。采用偏最小二乘法建立了叶面药液质量浓度与光谱反射率的定量分析模型。其预测集相关系数为0.994,预测均方根误差为0.039。结果表明,利用近红外光谱技术检测叶面药液浓度具有实际指导意义。     

气雾培供铁浓度对微型种薯光合作用与产量的影响

在不同供铁水平气雾栽培实验条件下,测试了微型种薯相关生理指标,分析了营养液中不同铁离子浓度对微型种薯的相关生理指标的影响,以期探求合理供铁量以提高微型种薯的品质和产量.结果表明:铁素缺乏与过量都会抑制叶绿素a和b的合成,一定程度上减少蛋白质含量,抑制光合作用,使光合产物的积累减少,供铁不当会降低微型种薯的品质和产量,提出了在温室环境下气雾培法生产马铃薯微型种薯的营养液中适宜铁离子浓度.     

基于临界氮浓度的滴灌棉花氮素营养诊断模型研究

在新疆滴灌棉田,选择新陆早45号作为试验材料,设置5个施氮水平(0、120、240、360、480 kg/hm2),研究滴灌棉花各器官氮素吸收分配规律及生物量和氮浓度的动态变化,并建立滴灌棉花的临界氮浓度稀释模型,确定临界氮营养指数,实现对滴灌棉花氮素营养丰缺程度的诊断。结果表明,滴灌棉花生物量随施氮量的增加而增加,氮浓度随滴灌棉花的生长进程而降低;滴灌棉花临界氮浓度与地上部生物量间符合幂函数关系,其相关系数为0.906。通过均方根误差RMSE对模型进行验证,验证结果表明,所得模型的模拟性能较好。基于临界氮浓度建立的氮素营养指数模型(NNI)可作为滴灌棉花氮素营养状况的判别指标,由氮营养指数得到滴灌棉花的适宜施氮量为240~360 kg/hm2。