折光率法在線檢測(cè)混藥濃度裝置的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)植保機(jī)械混藥裝置檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中尚無(wú)定量檢測(cè)指標(biāo)，限制了在線混藥的發(fā)展?；焖帩舛鹊臏y(cè)量已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，并發(fā)展了一些測(cè)量混藥濃度的方法及其裝置。但是現(xiàn)有的檢測(cè)方法仍然以使用流量計(jì)等儀器測(cè)量混藥前農(nóng)藥和水的流量，然后通過(guò)計(jì)算給出藥水混合后溶液濃度值的方法為主，同時(shí)也有使用現(xiàn)有儀器檢測(cè)噴霧后采集到的溶液濃度的方法。這兩種方法都無(wú)法實(shí)現(xiàn)混藥濃度的在線檢測(cè)。本文根據(jù)不同濃度的溶液，其折光率不同的原理，設(shè)計(jì)了一種實(shí)現(xiàn)混藥濃度在線檢測(cè)的裝置

2、。主要研究工作包括以下幾個(gè)方面:
　　 (1)對(duì)光線位置探測(cè)器和光源進(jìn)行了對(duì)比選取，最終確定了選用PSD作為光線位置探測(cè)器，選用二極管激光器作為光源。
　　 以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能和減小檢測(cè)裝置體積為目標(biāo)，對(duì)檢測(cè)管進(jìn)行了材料的選擇，并對(duì)檢測(cè)管的結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)。進(jìn)行了光路設(shè)計(jì)，包括光線折射方式的選擇，檢測(cè)折射率最小變化值的確定以及光線入射角和光斑出射點(diǎn)到PSD距離的確定。
　　 對(duì)折光率法在線檢測(cè)混藥濃度裝置的零部件

3、進(jìn)行了加工，并將檢測(cè)裝置安裝在了黑色檢測(cè)箱中，降低了外界光線對(duì)濃度檢測(cè)的影響。
　　 (2)對(duì)單片機(jī)和運(yùn)算放大器進(jìn)行了對(duì)比選取，最終確定了以MSP430f149單片機(jī)作為微處理器，以O(shè)PA4277PA四運(yùn)放集成運(yùn)算放大器作為I/U轉(zhuǎn)換和放大的芯片。
　　 設(shè)計(jì)了包括①電源模塊，②電源極性轉(zhuǎn)換模塊，③指示燈模塊，④PSD模塊和⑤信號(hào)轉(zhuǎn)換及放大模塊五個(gè)部分的信號(hào)調(diào)理電路。并進(jìn)行了PCB板的繪制及加工。
　　 軟件編程

4、實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、采集、處理和顯示。(3)針對(duì)流量為4.7L/min、5.4L/min和6.1L/min三種情況，分別得到了光斑位置/濃度擬合曲線，其相關(guān)系數(shù)R2均大于等于0.9763，說(shuō)明本文設(shè)計(jì)的折光率法在線檢測(cè)混藥濃度裝置可用于三種流量的濃度測(cè)量。在4.7L/min、5.4L/min和6.1L/min三種流量，以及1g/L、2g/L、3g/L、4g/L和5g/L五種藥液濃度下對(duì)檢測(cè)裝置的性能進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。在流量為6.1L/min

5、時(shí)，折光率法在線檢測(cè)混藥濃度裝置測(cè)量的濃度值與用分光光度計(jì)測(cè)量的濃度值存在最大偏差為0.0987g/L，平均相對(duì)誤差為15.70％，說(shuō)明該裝置可用于混藥濃度的在線檢測(cè)。
　　 (4)在0.5g/L、1g/L、1.5g/L和2g/L四種藥液濃度下進(jìn)行了溫度對(duì)濃度檢測(cè)影響的實(shí)驗(yàn)。其擬合曲線的斜率依次為0.0193、0.0193、0.0171和0.0145，其值依次遞減，由此可知，溶液濃度越低，溫度變化對(duì)其濃度檢測(cè)所產(chǎn)生的影響越大。在

6、胭脂紅溶液濃度為0.5g/L的時(shí)候，溫度變化△T=5℃，光斑位置變化為△d=0.0965mm。在胭脂紅溶液濃度為2g/L的時(shí)候，溫度變化△T=5℃，光斑位置變化為△d=0.0725mm。
　　 在0.5g/L、1g/L和1.5g/L三種藥液濃度下進(jìn)行了壓力對(duì)濃度檢測(cè)影響的試驗(yàn)。試驗(yàn)表明在壓力變化為0.3Mp時(shí)，溶液濃度為0.5g/L時(shí)，其光斑位置變化為0.3776mm;溶液濃度為1.5g/L時(shí)，其光斑位置變化為0.3900mm。

7、
　　 對(duì)草甘膦銨鹽、氰戊菊酯、百草枯三種農(nóng)藥進(jìn)行了濃度實(shí)驗(yàn)。
　　 ①在流量為4.7L/min，5.4L/min和6.1L/min時(shí)，草甘膦銨鹽溶液擬合曲線的相關(guān)系數(shù)分別為0.9867，0.9769和0.9658。
　　 ②在流量為4.7L/min、5.4L/min和6.1L/min時(shí)，氰戊菊酯溶液二次曲線擬合的相關(guān)系數(shù)大于直線擬合的相關(guān)系數(shù)，二次曲線擬合的相關(guān)系數(shù)分別為0.9779,0.9722和0.9639