專利名稱：變量噴霧的霧量空間分布的測(cè)量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于噴霧技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到ー種變量噴霧的霧量空間分布的測(cè)量裝置及方法。
背景技術(shù)：
霧量分布情況是衡量噴霧質(zhì)量的重要參數(shù)指標(biāo)之一，其直接影響農(nóng)藥噴施后到達(dá)靶標(biāo)的可能性和準(zhǔn)確性，是提高農(nóng)藥噴施利用率的重要依據(jù)。國(guó)內(nèi)外有許多測(cè)量霧量分布的方法，但大多采用集霧槽作為測(cè)定噴頭噴霧分布均勻性的接收裝置。通過實(shí)踐證明，測(cè)量霧量分布狀況的傳統(tǒng)方法在試驗(yàn)比對(duì)方面有一定的局限性，問題在于如何統(tǒng)ー不同方法下取得的試驗(yàn)結(jié)果和保證試驗(yàn)準(zhǔn)確性，難以比較在不同方法和條件下測(cè)得的霧量分布。為了保證試驗(yàn)測(cè)試的準(zhǔn)確性，各種試驗(yàn)方法和測(cè)試手段應(yīng)具有統(tǒng)ー性和標(biāo)準(zhǔn)性，以消除不同的試驗(yàn)條件和人為因素給測(cè)試結(jié)果帶來的偏差。目前進(jìn)行ー維霧量的測(cè)量裝置主要包括集霧槽、噴霧単元和量杯，噴霧單元對(duì)集霧槽上進(jìn)行噴灑液體，通過量杯來測(cè)量數(shù)據(jù)，從而用來分析對(duì)應(yīng)位置上的噴霧分布量，該裝置只適合一維霧量的測(cè)量，無法滿足多維霧量的測(cè)量。噴霧施藥過程是個(gè)動(dòng)態(tài)的空間分布過程，具有一定厚度的噴施物質(zhì)以一定均勻度進(jìn)行覆蓋，ー維霧量分布情況還遠(yuǎn)不能說明噴霧過程中的實(shí)際霧量分布狀況，需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)ー步的深入探究，從而為農(nóng)業(yè)施藥提供參考。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的噴霧測(cè)量裝置只能適合一維霧量的測(cè)量，不能了解噴霧過程中的實(shí)際霧量空間分布狀況，無法做到精確噴藥。( ニ )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供ー種變量噴霧的霧量空間分布的測(cè)量裝置和方法。其中，所述裝置包括噴霧單元和霧量收集単元，所述噴霧単元用于噴灑液體，所述霧量收集単元包括集霧槽、開有縫隙的蓋板和測(cè)量容器，所述蓋板位于集霧槽的上部，所述測(cè)量容器位于集霧槽的下部，所述噴霧単元噴灑出的液體經(jīng)過蓋板上的縫隙流入集霧槽中，集霧槽上的液體經(jīng)過其上的槽孔流入到下部的測(cè)量容器中，所述蓋板通過在集霧槽上移動(dòng)來測(cè)量噴霧面上不同位置的霧量。優(yōu)選地，所述蓋板上縫隙的四周設(shè)有擋板，用于防止測(cè)量范圍外的霧液流入縫隙內(nèi)。優(yōu)選地，所述擋板的高度為1 4厘米。優(yōu)選地，所述蓋板上縫隙的寬度為1 5厘米。優(yōu)選地，所述蓋板上縫隙的寬度為2厘米。優(yōu)選地，所述噴霧単元包括氣泵、儲(chǔ)氣罐、壓カ控制單元、儲(chǔ)液罐、比例閥控制単元和噴嘴，所述壓カ控制單元用于控制儲(chǔ)氣罐中的氣體壓力，所述比例閥控制単元用于控制噴嘴的流量，所述儲(chǔ)氣罐與儲(chǔ)液罐相通，用于向儲(chǔ)液罐提供壓力，從而將儲(chǔ)液罐中的液體以一定的壓カ從噴嘴噴灑出。本發(fā)明還提供了ー種變量噴霧的霧量空間分布的測(cè)量方法，所述方法包括如下步驟步驟Si，安裝霧量測(cè)量裝置，該霧量測(cè)量裝置包括噴霧單元和霧量收集単元，所述霧量收集単元包括集霧槽、開有縫隙的蓋板和測(cè)量容器，在集霧槽的上部設(shè)置開有縫隙的蓋板，在集霧槽的下部設(shè)有收集液體的測(cè)量容器，噴霧單元設(shè)置于集物槽的上方；步驟S2，啟動(dòng)噴霧單元，噴霧單元向集霧槽上噴灑液體，在集霧槽上移動(dòng)蓋板，通過位于集霧槽下部的測(cè)量容器來收集霧量，從而達(dá)到測(cè)量噴霧面上不同位置的霧量。優(yōu)選地，所述步驟S2中還包括調(diào)整噴霧單元流量的操作，對(duì)各個(gè)流量的噴霧單元進(jìn)行相應(yīng)噴霧面上不同位置的霧量測(cè)量。優(yōu)選地，所述步驟S2之后還進(jìn)行霧量可視化顯示，將收集到的噴霧面上不同采樣點(diǎn)的霧量數(shù)據(jù)進(jìn)行ニ維或者三維顯示。優(yōu)選地，所述ニ維顯示的操作過程如下(1)改變噴霧流量的大小，得到不同工作狀況，通過對(duì)平行于噴霧面軸線方向設(shè)置采樣點(diǎn)，利用量杯進(jìn)行采集流過蓋板縫隙處的霧量；(2)將測(cè)量得到的各采樣點(diǎn)的霧量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入Excel文檔中；(3)在Excel文檔中選擇想要在曲面圖中顯示的數(shù)據(jù)，利用Excel曲面圖的建立方法自動(dòng)生成ニ維霧量分布圖。優(yōu)選地，所述三維顯示的操作過程如下(1)改變噴霧流量的大小，得到不同工作狀況，通過對(duì)平行于噴霧面軸線方向設(shè)置采樣點(diǎn)，利用量杯進(jìn)行采集流過蓋板縫隙處的霧量；(2)將測(cè)量得到的各采樣點(diǎn)的霧量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入Excel文檔中；(3)將Excel文檔中的霧量數(shù)據(jù)逐次向右移動(dòng)一行或多行，將每次移動(dòng)形成的數(shù)據(jù)以及原有數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)位置數(shù)據(jù)疊加，形成三維Excel表格數(shù)據(jù)，利用Excel曲面圖的建立方法自動(dòng)生成三維霧量分布圖。(三)有益效果上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的噴霧測(cè)量裝置通過在集霧槽上設(shè)置帶有縫隙的蓋板，利用蓋板在集霧槽上移動(dòng)來測(cè)量噴霧面上不同位置的霧量，可以建立變量噴霧在ニ維空間和三維時(shí)空霧量分布圖來直觀可視，用可視化圖形的方法可對(duì)變量噴霧霧量空間分布的進(jìn)行更加直觀形象的空間分析，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和模擬算法的發(fā)展，此方法可作為預(yù)測(cè)和分析噴施霧量空間分布特征的一種有效的分析方法，從而為農(nóng)藥噴施效果評(píng)價(jià)提供方法和依據(jù)。


圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的整體示意圖；圖2是本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明一種實(shí)施例的噴霧面的示意圖4是本發(fā)明一種實(shí)施例的采樣點(diǎn)示意圖；圖5是3-D時(shí)空噴霧分布建模疊加方法示意圖；圖6(a)是本發(fā)明的ー種2-D噴霧模型實(shí)施例，占空比為50%的噴霧的ニ維霧量分布示意圖；圖6(b)是本發(fā)明的ー種2-D噴霧模型實(shí)施例，占空比為60%的噴霧的ニ維霧量分布示意圖；圖6(c)是本發(fā)明的ー種2-D噴霧模型實(shí)施例，占空比為70%的噴霧的ニ維霧量分布示意圖；圖6(d)是本發(fā)明的ー種2-D噴霧模型實(shí)施例，占空比為80%的噴霧的ニ維霧量分布示意圖；圖7(a)是本發(fā)明的ー種3-D噴霧模型實(shí)施例，占空比為80%的噴霧、疊加間隔為 2cm的三維霧量分布示意圖；圖7(b)是本發(fā)明的ー種3-D噴霧模型實(shí)施例，占空比為80%的噴霧、疊加間隔為 4cm的三維霧量分布示意圖；圖7(c)是本發(fā)明的ー種3-D噴霧模型實(shí)施例，占空比為80%的噴霧、疊加間隔為 6cm的三維霧量分布示意圖；圖7(d)是本發(fā)明的ー種3-D噴霧模型實(shí)施例，占空比為80%的噴霧、疊加間隔為 8cm的三維霧量分布示意圖。其中，100 噴霧單元；101 氣泵；102 壓力控制閥；103 壓カ控制單元；104 儲(chǔ)氣罐；105 儲(chǔ)液罐；106 比例閥；107 比例閥控制單元；108 噴嘴；200 霧量收集單元；201 集霧槽；202 蓋板；203 縫隙；204 量杯；205 量杯支架；206 噴霧面。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)ー步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖1和2所示，是本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括噴霧單元100和霧量收集単元200，所述噴霧単元用于噴灑液體，所述霧量收集單元200包括集霧槽201、蓋板202 和量杯204，所述蓋板202上設(shè)有縫隙203，所述蓋板202位于集霧槽201的上部，所述量杯 204位于集霧槽201的下部，所述噴霧単元100噴灑出的液體經(jīng)過蓋板201上的縫隙203流入集霧槽201中，集霧槽201上的液體經(jīng)過其上的槽孔流入到下部的量杯204中，所述蓋板 202通過在集霧槽201上移動(dòng)來測(cè)量噴霧面206上不同位置的霧量。本發(fā)明的噴霧測(cè)量裝置通過在集霧槽201上設(shè)置帶有縫隙的蓋板202，利用蓋板202在集霧槽201上移動(dòng)來測(cè)量噴霧面206上不同位置的霧量，通過收集噴霧面上不同位置的霧量，可以建立變量噴霧在 ニ維空間和三維時(shí)空霧量分布圖，從而為農(nóng)藥噴施效果評(píng)價(jià)提供方法和依據(jù)。本發(fā)明集霧槽201可以為各種適合的結(jié)構(gòu)，例如寬度為5cm、深度為4cm的V形槽。 其位于集霧槽201上的蓋板202可以為不銹鋼等各種適合的材質(zhì)，其上的縫隙203尺寸可以根據(jù)需要來設(shè)定，一般其長(zhǎng)度大于噴霧面的長(zhǎng)度，優(yōu)選地，寬度為1 5厘米。為了防止測(cè)量范圍外的霧液流入縫隙內(nèi)，優(yōu)選地，蓋板上縫隙203的四周設(shè)有擋板，更優(yōu)地，擋板的高度為1 4厘米，圖中所示的縫隙為2cm。圖中所示的實(shí)施例中在量杯204的下部還設(shè)有
5用于放置量杯的量杯支架205，從而固定住量杯204。本發(fā)明的噴霧單元可以采取各種適合的結(jié)構(gòu)，用于向霧量收集單元200噴灑液體。圖2所示的實(shí)施例中的噴霧單元100包括氣泵101、壓カ控制閥102、壓カ控制単元103、 儲(chǔ)氣罐104、儲(chǔ)液罐105、比例閥106、比例閥控制単元107和噴嘴108，所述壓カ控制單元 103通過壓カ控制閥102控制儲(chǔ)氣罐104中的氣體壓力，所述比例閥控制単元107通過比例閥106控制噴嘴108的流量，所述儲(chǔ)氣罐104與儲(chǔ)液罐105相通，儲(chǔ)液罐105中盛放待噴灑的液體，儲(chǔ)氣罐104通過其中的氣體向儲(chǔ)液罐105提供壓力，從而將儲(chǔ)液罐105中的液體從噴嘴108噴灑出。該儲(chǔ)液罐105中的液體由于受到一定的壓力，從而在壓カ的作用下噴灑出，壓カ的大小可以根據(jù)需要來設(shè)定。本發(fā)明還提供了ー種變量噴霧的霧量空間分布的測(cè)量方法，所述方法包括如下步驟步驟Si，安裝霧量測(cè)量裝置，在集霧槽的上部設(shè)置開有縫隙的蓋板，在集霧槽的下部設(shè)有收集液體的測(cè)量容器，噴霧單元設(shè)置于集物槽的上方；步驟S2，啟動(dòng)噴霧單元，噴霧單元向集霧槽上噴灑液體，在集霧槽上移動(dòng)蓋板，通過位于集霧槽下部的測(cè)量容器來收集霧量，從而達(dá)到測(cè)量噴霧面上不同位置的霧量。本發(fā)明的測(cè)量方法還包括調(diào)整噴霧單元流量的操作，例如通過比例閥控制單元來控制噴嘴的流量，通過改變PWM方波信號(hào)的占空比來調(diào)整噴嘴流量，從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)整噴霧単元的流量，利用步驟Sl和S2對(duì)各個(gè)流量的噴霧單元進(jìn)行相應(yīng)噴霧面上不同位置的霧量測(cè)量。為了進(jìn)ー步顯示噴霧面的霧量的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)噴霧面的可視化顯示，得到ニ維或者三維的直觀效果，從而為農(nóng)藥噴施效果評(píng)價(jià)提供方法和依據(jù)。對(duì)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行ニ維或者三維的顯示可以利用EXCEL或者M(jìn)ATLAB軟件進(jìn)行操作，可以直觀的通過時(shí)空霧量分布圖進(jìn)行顯示。以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的測(cè)量方法進(jìn)行描述一、進(jìn)行霧量數(shù)據(jù)采集I-D霧量分布建模的數(shù)據(jù)采集方法為現(xiàn)有技術(shù)，測(cè)量時(shí)不需在集物槽上加蓋板。噴嘴軸心垂直于水平面并通過集物槽的中心點(diǎn)。將噴嘴置于測(cè)量平面上方50cm高度處，用量杯定時(shí)收集噴液，利用超聲波精確測(cè)距技術(shù)測(cè)量每個(gè)量杯中的霧量，以采集χ方向噴霧霧型各截面處的霧量分布，并記錄數(shù)據(jù)。U方向?yàn)閲婌F面的橫軸方向)2-D空間霧量分布的霧量采集方法是在采集霧量的集物槽上蓋ー塊不銹鋼蓋板， 在蓋板中間開一條寬度為2cm的縫隙?？p隙的四周焊有ー圈高為2cm的擋板，以防止測(cè)量范圍外的霧滴流入縫隙內(nèi)。噴嘴的位置固定不動(dòng)，沿y軸方向移動(dòng)蓋板(y軸方向?yàn)榇怪庇趪婌F面軸向方向)，使蓋板上的縫隙始終平行于噴霧面軸線U軸)，如圖3所示，將噴霧面沿χ軸方向劃分平行線Cl、C2、C3、C4、C5，通過對(duì)平行于噴霧面軸線方向設(shè)置采樣點(diǎn)，利用量杯進(jìn)行采集流過蓋板縫隙處的霧量，如圖4所示。當(dāng)蓋板上縫隙的位置分別在噴霧面的 Cl、C2、C3、C4、C5線處吋，按I-D霧量分布數(shù)據(jù)采集方法，分別測(cè)量相應(yīng)位置處的噴霧量數(shù)據(jù)，并記錄數(shù)據(jù)。ニ、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和霧量分布圖創(chuàng)建(一)I-D霧量分布
毎次噴霧分布測(cè)量結(jié)束后，將每個(gè)量杯中所接到的液體的容積除以所有量杯中液體容積之和，得到各位置上的量杯所接液體量占總噴霧流量的百分比數(shù)，定義此百分比數(shù)為歸ー化噴霧量，將其作為統(tǒng)計(jì)分析中的對(duì)應(yīng)位置上的噴霧分布量。以歸ー化噴霧量作為縱軸、以各霧量采集位置距中點(diǎn)位置的距離為橫軸，建立噴霧I-D霧量分布。(ニ)2-D空間霧量分布在平行于噴霧面的χ軸方向的各橫截面處(Cl、C2、C3、C4、C5線處)，分別測(cè)量各采樣點(diǎn)的霧量分布數(shù)據(jù)，利用Excel ニ維曲面創(chuàng)建方法(不限于Excel方式，也可以是其他方式創(chuàng)建)，對(duì)各采樣點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，建立噴霧2-D分布模型，2-D空間霧量分布圖的創(chuàng)建過程如下(1)改變PWM方波信號(hào)的占空比(即改變流量)，得到不同工作狀況。用2-D空間霧量分布的霧量采集方法測(cè)量并記錄各采樣點(diǎn)的霧量數(shù)據(jù)；(2)將測(cè)量得到的各采樣點(diǎn)的霧量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入Excel文檔中。以實(shí)施例占空比為 60%的噴霧為例，數(shù)據(jù)錄入Excel文檔中的格式如下表所示表1占空比為60%的噴霧實(shí)施例的2-D霧量數(shù)據(jù)在Excel中的格式
權(quán)利要求
1.ー種變量噴霧的霧量空間分布的測(cè)量裝置，其特征在干，包括噴霧單元和霧量收集単元，所述噴霧単元用于噴灑液體，所述霧量收集單元包括集霧槽、開有縫隙的蓋板和測(cè)量容器，所述蓋板位于集霧槽的上部，所述測(cè)量容器位于集霧槽的下部，所述噴霧単元噴灑出的液體經(jīng)過蓋板上的縫隙流入集霧槽中，集霧槽上的液體經(jīng)過其上的槽孔流入到下部的測(cè)量容器中，所述蓋板通過在集霧槽上移動(dòng)來測(cè)量噴霧面上不同位置的霧量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧量測(cè)量裝置，其特征在干，所述蓋板上縫隙的四周設(shè)有擋板，用于防止測(cè)量范圍外的霧液流入縫隙內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的霧量測(cè)量裝置，其特征在干，所述擋板的高度為1 4厘米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)所述的霧量測(cè)量裝置，其特征在干，所述蓋板上縫隙的寬度為1 5厘米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)所述的霧量測(cè)量裝置，其特征在干，所述噴霧単元包括氣泵、儲(chǔ)氣罐、壓カ控制單元、儲(chǔ)液罐、比例閥控制単元和噴嘴，所述壓カ控制單元用于控制儲(chǔ)氣罐中的氣體壓力，所述比例閥控制単元用于控制噴嘴的流量，所述儲(chǔ)氣罐與儲(chǔ)液罐相通，用于向儲(chǔ)液罐提供壓力，從而將儲(chǔ)液罐中的液體以一定的壓カ從噴嘴噴灑出。
6.ー種變量噴霧的霧量空間分布的測(cè)量方法，其特征在干，所述方法包括如下步驟步驟Si,安裝霧量測(cè)量裝置，該霧量測(cè)量裝置包括噴霧單元和霧量收集単元，所述霧量收集單元包括集霧槽、開有縫隙的蓋板和測(cè)量容器，在集霧槽的上部設(shè)置開有縫隙的蓋板， 在集霧槽的下部設(shè)有收集液體的測(cè)量容器，噴霧單元設(shè)置于集物槽的上方；步驟S2，啟動(dòng)噴霧單元，噴霧單元向集霧槽上噴灑液體，在集霧槽上移動(dòng)蓋板，通過位于集霧槽下部的測(cè)量容器來收集霧量，從而達(dá)到測(cè)量噴霧面上不同位置的霧量。
7.如權(quán)利要求6所述的測(cè)量方法，其特征在干，所述步驟S2中還包括調(diào)整噴霧單元流量的操作，對(duì)各個(gè)流量的噴霧單元進(jìn)行相應(yīng)噴霧面上不同位置的霧量測(cè)量。
8.如權(quán)利要求6-7任何一項(xiàng)所述的測(cè)量方法，其特征在干，所述步驟S2之后還進(jìn)行霧量可視化顯示，將收集到的噴霧面上不同采樣點(diǎn)的霧量數(shù)據(jù)進(jìn)行ニ維或者三維顯示。
9.如權(quán)利要求8所述的測(cè)量方法，其特征在干，所述ニ維顯示的操作過程如下(1)改變噴霧流量的大小，得到不同工作狀況，通過對(duì)平行于噴霧面軸線方向設(shè)置采樣點(diǎn)，利用量杯進(jìn)行采集流過蓋板縫隙處的霧量；(2)將測(cè)量得到的各采樣點(diǎn)的霧量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入Excel文檔中；(3)在Excel文檔中選擇將要在曲面圖中顯示的數(shù)據(jù)，利用Excel曲面圖的建立方法自動(dòng)生成ニ維霧量分布圖。
10.如權(quán)利要求8所述的測(cè)量方法，其特征在干，所述三維顯示的操作過程如下(1)改變噴霧流量的大小，得到不同工作狀況，通過對(duì)平行于噴霧面軸線方向設(shè)置采樣點(diǎn)，利用量杯進(jìn)行采集流過蓋板縫隙處的霧量；(2)將測(cè)量得到的各采樣點(diǎn)的霧量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入Excel文檔中；(3)將Excel文檔中的霧量數(shù)據(jù)逐次向右移動(dòng)一行或多行，將每次移動(dòng)形成的數(shù)據(jù)以及原有數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)位置數(shù)據(jù)疊加，形成三維Excel表格數(shù)據(jù)，利用Excel曲面圖的建立方法自動(dòng)生成三維霧量分布圖。
全文摘要
一種變量噴霧的霧量空間分布的測(cè)量裝置及方法，所述裝置包括噴霧單元和霧量收集單元，所述噴霧單元用于噴灑液體，所述霧量收集單元包括集霧槽、開有縫隙的蓋板和測(cè)量容器，所述蓋板位于集霧槽的上部，所述測(cè)量容器位于集霧槽的下部，所述集霧槽上的液體經(jīng)過其上的槽孔流入到下部的測(cè)量容器中，所述蓋板通過在集霧槽上移動(dòng)來測(cè)量噴霧面上不同位置的霧量。所述測(cè)量方法包括安裝霧量測(cè)量裝置步驟和通利用蓋板縫隙收集霧量步驟。本發(fā)明的噴霧測(cè)量裝置利用帶有縫隙的蓋板在集霧槽上移動(dòng)來測(cè)量噴霧面上不同位置的霧量，而且可以建立變量噴霧在二維空間和三維時(shí)空霧量分布圖來直觀顯視，從而為農(nóng)藥噴施效果評(píng)價(jià)提供方法和依據(jù)。
文檔編號(hào)G01M99/00GK102564790SQ20111045204
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者孟志軍, 王秀, 趙春江, 鄧巍, 陳立平 申請(qǐng)人:北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心