發(fā)布時間：2020-02-23 08:20

【摘要】：化學(xué)防治在有效控制農(nóng)作物的病蟲草害的同時,也因其過量的農(nóng)藥殘留造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和人體傷害。近年來,變量噴霧作為環(huán)境友好型噴霧方式變得越來越重要,但由于PWM(脈寬調(diào)制式)變量噴霧系統(tǒng)間歇式的噴霧特點,其霧量分布均勻性難以控制,而霧量分布均勻性是衡量植保噴霧質(zhì)量的重要指標(biāo),只有提高了噴霧的分布均勻性,才能在保證藥效的前提下,節(jié)省藥量,提高農(nóng)藥有效利用率。因此對PWM變量噴霧系統(tǒng)的霧量分布均勻性進(jìn)行研究,尤其是在動態(tài)條件下,有著重大意義。當(dāng)前的相關(guān)研究著重于靜態(tài)條件下的噴桿方向,本文重點從三個評價方面(噴霧前進(jìn)方向、噴桿方向和整體區(qū)域)上針對噴霧作業(yè)參數(shù)對霧量分布均勻性的影響進(jìn)行研究。(1)設(shè)計一種基于動態(tài)PWM變量噴霧系統(tǒng)的霧量分布均勻性的測量方法:以胭脂紅溶液為噴霧試劑,在輸送帶上放置矩陣式集霧裝置收集霧滴,采用濃度-吸光度法測量霧量沉積濃度,進(jìn)而衡量霧量分布均勻性。結(jié)果表明:該方式可測量霧量霧滴的質(zhì)量濃度,繪制出三維的霧量濃度分布圖后可進(jìn)行直觀評價。(2)基于動態(tài)PWM變量噴霧試驗平臺,采用上述設(shè)計的方法,針對單個噴頭分別測試了不同PWM頻率、PWM占空比和噴霧壓力對三個評價方面(整體區(qū)域、噴霧前進(jìn)方向和噴桿方向)上的霧量分布均勻性的影響。結(jié)果表明:PWM頻率對噴霧前進(jìn)方向和整體區(qū)域上的動態(tài)霧量分布均勻性影響較大,但PWM頻率越大,影響效果越弱;PWM頻率對噴桿方向上的影響較小;PWM頻率的設(shè)置應(yīng)至少保證所使用的噴霧前進(jìn)速度條件下的噴霧連續(xù)性,且無需過大即可實現(xiàn)均勻的噴霧,從而保證電磁閥的使用壽命。當(dāng)PWM占空比增大到66%使噴霧流量基本穩(wěn)定時,PWM占空比的繼續(xù)增大可同時提高噴霧前進(jìn)方向、噴桿方向和整體區(qū)域上的動態(tài)霧量分布均勻性,而在PWM占空比增大到66%之前,僅對噴霧前進(jìn)方向上的動態(tài)霧量分布有明顯影響。在霧化效果較好的前提下,隨著噴霧壓力增大,霧量更多的向噴桿方向上的兩側(cè)和噴霧前進(jìn)方向上的中間聚集,因此,噴霧壓力越大,噴霧前進(jìn)方向上的霧量分布均勻性越差,而噴桿方向和整體區(qū)域上的越好。(3)采用響應(yīng)面法中的Box-Behnken設(shè)計方法,選取噴霧前進(jìn)速度、PWM頻率和PWM占空比作為考察因素,建立以噴霧前進(jìn)方向和噴桿方向上的霧量分布變異系數(shù)為響應(yīng)值的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行驗證。同時,以噴霧前進(jìn)方向和噴桿方向上動態(tài)霧量分布均勻性為因素,建立關(guān)于整體區(qū)域上的動態(tài)霧量分布均勻性的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行驗證。結(jié)果表明:得到的噴霧前進(jìn)方向上的回歸模型具有較高的可靠性,驗證試驗顯示預(yù)測值與實際值之間誤差較小,且各顯著因素的影響程度依次為PWM頻率㧐PWM占空比噴霧前進(jìn)速度㧐PWM頻率的二次項㧐PWM占空比和PWM頻率的交互作用;噴桿方向上的霧量分布變異系數(shù)與各因素均無顯著關(guān)系;采用12組試驗數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行驗證后發(fā)現(xiàn),關(guān)于整體區(qū)域動態(tài)霧量分布均勻性的數(shù)學(xué)模型所得到的預(yù)測值與實際值之間誤差較小,因此,該模型具有較高的可靠性。(4)采用曲線擬合的方法將噴霧前進(jìn)方向和噴桿方向的霧量沉積濃度分布圖分別采用三角函數(shù)和正態(tài)分布函數(shù)進(jìn)行擬合,根據(jù)擬合參數(shù),兩種霧形曲線的擬合程度均較高。同時,探究所擬合出方程的參數(shù)與PWM占空比、PWM頻率、噴霧前進(jìn)速度之間的關(guān)系并建立計算模型�；贛ATLAB環(huán)境下,利用噴霧前進(jìn)方向和噴桿方向上的兩種霧形曲線模型模擬出單噴頭和多噴頭在整體區(qū)域上的時空霧量分布圖,同時基于GUI圖形用戶界面開發(fā)出針對PWM動態(tài)變量多噴頭噴霧的三維時空霧量分布模擬軟件。結(jié)果表明:對于噴霧前進(jìn)方向上的擬合,15輪次中有14輪次擬合曲線的決定系數(shù)在0.8以上,對于噴桿方向上的擬合,15輪次擬合曲線的決定系數(shù)均在0.95以上,擬合程度較高,因此PWM變量噴霧中噴霧前進(jìn)方向和噴桿方向的霧量沉積濃度分布圖可分別采用三角函數(shù)和正態(tài)分布函數(shù)進(jìn)行擬合。(5)經(jīng)過討論,獲得霧量分布均勻的最佳噴霧方案為:噴霧壓力為0.2MPa,PWM占空比為53%,PWM頻率為6.6Hz,噴霧前進(jìn)速度為0.39m/s。此時噴霧前進(jìn)方向上的霧量分布變異系數(shù)為1.17%,噴桿方向上的霧量分布變異系數(shù)為34.08%,整體區(qū)域上的霧量分布變異系數(shù)為29.79%。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S49

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