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喷雾机在线混药相对于以往的预混式混药,可实现按需施药、提高农药有效利用率,减小农药对操作者的危害、对施药器具的腐蚀以及对环境的污染。国内外现有的农药在线混合装置的共同特点是采用混药比开环控制方式,难以抑制作用于混合管路的扰动信号所引起的药液浓度偏差。
本课题在国家863计划项目(项目编号:2008AA100905)、江苏省高校科技成果产业转化推进项目(项目编号:JH09-41)和现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室开放基金资助项目(项目编号:N2201006)资助下,研究混药比闭环控制在线混药技术及开发相关核心部件,针对我国农业植保领域大量使用的小型喷雾机械,探索低成本高精度混药比反馈在线混药装置的设计方案。
主要研究工作集中在以下三个方面:
1、探索基于农药光透性的混药比检测方法
根据前人研究成果,在理论上梳理出利用液体光透性检测药液混药比的主要途径是检测透射光和散射光的强度,并通过实验分析得到对于低成本实验装置,检测透射光强度相比较于检测散射光强度更具实用价值。验证了通过人工添加染色剂进行混药比检测的可行性。设计了混药比检测装置,并通过实验逐次简化和改造该装置,结合体积测量法和蒸干称重法验证其能够满足在线混药比检测的需要,探讨了扩大该装置混药比检测范围的具体措施。
2、设计注入量可调的微小药量自动注入单元
从外啮合齿轮泵的工作原理出发,结合实验数据分析得到,齿轮泵用于在线混药药液自动注入装置时,必须解决抑制齿轮泵输出流量波动、流量可调和防止齿轮空转等问题。对RS-360SH型齿轮泵进行增加驱动电机调速电路、设计防止齿轮空转电路等电子控制方面的改造,并在更换啮合齿轮和添加出口调节阀后组建微小药量自动注入单元。用实验证明采用主泵进水管段注入药液相较于出水管段注入,更适用于对成本敏感的植保喷雾机械。
3、小型喷雾机混药比反馈在线混药装置设计与性能测定
针对20%百草枯水剂在线混药的实际需求设定混药比检测单元和微小药量自动注入单元参数,设计控制单元的软硬件,以背负式电动喷雾机为原型,搭建混药比反馈在线混药实验装置,并通过实验测定其在线自动混药稳态误差小于5.3%,调节时间不大于2.6s,确认了这种混药比反馈在线混药方法及装置的在我国具有适用性与实际推广价值。