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我国农业从业人员逐年减少,农业植保领域自动化研究需不断深入。目前植物保护方式按其原理和应用分类众多。化学农药防治以其效果好,成本低等诸多显著优势得到广泛应用,但是农业施药机具和技术却相对落后,病虫害防治过程中的农药利用率低,喷药效果差。超声雾化能够使雾滴粒径更小,分布更均匀,便于控制。因此能够节省大量农药,实现农业施药过程中低量喷雾的要求。 基于上述情况,本课题研究的目的就是将超声和气力喷雾技术结合起来应用到植保机械中,搭建农用植保超声技术试验平台,探究超声雾化技术在农业植保领域的适应性,进而为改善植保机械现状提供参考和依据。 本文对以下几方面进行研究: (1)系统研究几种常见雾化喷头的结构,包括压力喷嘴、旋转喷嘴、喷气喷嘴。并分析各种喷头的优缺点。根据雾化机理,对植保超声波雾化喷头的结构进行简单优化设计。其次,研究植保超声喷头应用在植保领域性能的主要指标是喷雾效果的对称性以及对环境的适应性。 (2)由物理学超声振动原理以及相应动力学方程,结合有限元分析软件计算出优化的植保超声喷雾变幅杆三维模型的固有频率,并仿真求得超声换能器激振下喷头小端面的纵振幅值,与利用激光位移传感器测得现有超声雾化喷头的振动幅值相比较,讨论植保超声喷头改进的可行性。 (3)搭建植保超声喷雾试验平台,进行底座、玻璃罩壳、支架、行走机构以及自动控制系统的设计。该系统平台可模拟水稻稻飞虱的生长环境,包括温度、风速,同时可对不同设置参数(药液浓度、喷雾高度、移动速度、气力值)进行调节。 (4)基于超声喷雾试验平台,通过各类试验对超声气力喷头喷雾效果进行测试。试验表明:喷头移动速度160mm/s、流量5.5ml/min时,其雾化率高,雾化效果好;流量为5.5ml/min,距水稻顶端高度为50cm时农药利用率更高。风速过大会导致雾滴弥散在空间中,致使药液与稻叶的接触机率下降。最后验证了植保超声喷雾的施药效果明显好于普通喷雾。