混药质量浓度在线检测装置

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1、2014年2月农业机械学报第45卷第2期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．02．017*混药质量浓度在线检测装置邱白晶贾方闻邓斌王立伟陆洪兰(江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室，镇江212013)摘要:根据溶液质量浓度不同，其折光率不同的原理，设计了一种混药质量浓度在线检测装置。采用波长650nm二极管激光器作为光源，PSD作为光斑位置探测器，设计和制造了有机玻璃材质的三角形检测管和以OPA4277芯2片为主的信号调理电路。在流量为4.7、5.4和6.1L/min时得到的光斑位置与质量浓度拟合曲线的决定系数Ｒ均大于等于0.9831，且随着流量的减小，

2、其拟合曲线的决定系数逐渐增大。在流量为6.1L/min时，在线测量混药质量浓度存在最大偏差为0.0751g/L，平均相对误差为8.99%。表明该装置可用于混药质量浓度的在线检测。关键词:混药质量浓度折射率二极管激光器位置敏感探测器检测管中图分类号:S237;S49文献标识码:A文章编号:1000-1298(2014)02-0099-06［8］量装置的距离，实现质量浓度检测。Chen等使用引言表面等离子共振仪和外差干涉法测量液体质量浓［9］在线混药避免了人工混药和清洗，便于实现施度，但是该装置体积较大，难以实现在线测量。药量与机器行驶速度的自动匹配，提高了施药过程Koller等使用近红外光谱法

3、检测了颗粒流的混合过［1］［10］的安全性，有助于减少农药的超量使用。我国植程，但是该方法给出的是体积浓度。保机械检测标准中对混药装置尚无定量检测指标，本文根据溶液质量浓度不同，其折光率不同的因此需要发展混药质量浓度定量检测方法与装置。原理，设计一种混药质量浓度在线检测装置。Miller等采用微孔流量计测量了一种混药装置1混药质量浓度在线检测装置整体设计［2］的混药质量浓度变化情况。刘志壮等对进入混1.1整体结构药器的农药流量和水流量同时进行测量，然后通过计算得出混合后溶液的质量浓度［3］。上述方法都检测装置与混药器的配置关系如图1所示，箭是通过精确配比得出混药质量浓度，并没有给出混头方向为

4、液体流动方向。该检测装置主要由光源、药后质量浓度的测量值。Zhu等采用计量泵来严格控制进入水流中的农药药剂量，同时在雾场中等间隔放置取样容器收集雾滴，再根据化学计量学方法给出取样容器中精确［4］的农药含量。Ozkan等根据光散射的原理设计了［5］一种检测药箱混药质量浓度的装置。郭宇波等以荧光示踪剂代替农药，使用量杯采集相邻50cm的4个喷头喷出的溶液，然后使用荧光仪测量其质［6］量浓度。上述方法虽然给出混药后溶液的质量浓度，但是无法实现在线检测。Vondricka等根据透光率原理设计了一种质量图1混药质量浓度在线检测系统［7］浓度检测传感器，该方法需要根据检测质量浓度Fig．1Mixingm

5、assconcentrationonlinedetectionsystem的范围，调整光源的强度。Fetisov等设计了一种光1．药桶2．水桶3．柱塞泵4．混药器5．光斑位置探测器路可变式的浊度测量装置，通过调整光源到光学测6．透明检测管7．光源收稿日期:2013-03-06修回日期:2013-04-10*国家农业科技成果转化资金资助项目(2012GB2C100154、2010C10046)、国家自然科学基金资助项目(31271620)、江苏省高校自然科学研究重大资助项目(10KJA47007)、国家公益性行业(农业)科研专项资助项目(201203025-04)和江苏高校势学科建设工程资助项

6、目(苏财教(2011)8号)作者简介:邱白晶，教授，博士生导师，主要从事农业机械化工程与植保机械研究，E-mail:gbj@ujs．edu．cn100农业机械学报2014年检测管和光斑位置探测器组成。(2)结构与尺寸［16－17］1.2光斑位置探测器和光源检测管横截面有矩形和三角形。矩形检1.2.1光斑位置探测器测管只能依靠增大横截面积使光线在检测管中路线溶液质量浓度变化时，到达光斑位置探测器上变长的方式提高装置的检测分辨率。这种方式会使的光线位置会产生相应移动(图1)。光斑位置探测装置体积过大，并且会增加气泡从检测管排出的时器的作用是实现光线位置的检测，并将该检测结果间。三角形检测管还可以

7、通过调节光线出射点到［17］由光信号转换成电信号。本文选用位置敏感探测器PSD的距离提高装置的检测分辨率，因此采用三(Positionsensitivedetector，PSD)作为光斑位置探测角形检测管，其参数如表1所示。器，与CCD(Charge-coupleddevice)图像传感器相表1检测管结构参数比，其信号调理电路简单。在相同价位下，PSD具有Tab．1Structureparametersofd