基于驻波率原理的农药雾滴沉积量检测系统设计与试验

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1、第33卷第15期农业工程学报Vol.33No.15642017年8月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringAug.2017基于驻波率原理的农药雾滴沉积量检测系统设计与试验11※2131吴亚垒，祁力钧，张亚，高春花，李帅，ElizabethMusiu（1.中国农业大学工学院，北京100083；2.中国农业大学信息与电气工程学院，北京100083；3.华北电力大学机械工程系，保定071051）摘要：为实现施药后雾滴地面沉积量的快速获取，该文提

2、出一种基于驻波率原理的叉指型雾滴采集极板结构。为验证该极板结构的合理性，应用三维电磁仿真软件HFSS对此系统进行电磁仿真。HFSS模型求解的结果表明，叉指型极板内部出现了静电屏蔽，极板间通过雾滴能够实现电磁耦合，可用于雾滴沉积量检测，系统灵敏程度将随着极板间距的增大而减小。通过标定试验，建立了检测系统输出电压与试剂溶液沉积量关系的回归方程，测试后2种不同介电常数的胭脂2红溶液和丙三醇溶液决定系数R分别为0.9821和0.9976。通过对3W-ZW10型温室自走式喷雾机应用测试，结果表明：该系统在采样点上沉积量的

3、模拟值最大相对误差率不超过7.95%，且模拟值与实测值均方根误差RMSE最大为20.0767mg/cm，雾滴沉积检测准确率高，方便实用，可用于田间雾滴沉积率的快速测量。关键词：设计；计算机仿真；喷雾；驻波率原理；叉指型极板探头；雾滴沉积量测量；HFSS仿真doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.15.008中图分类号：TP212.9;S491文献标志码：A文章编号：1002-6819(2017)-15-0064-08吴亚垒，祁力钧，张亚，高春花，李帅，ElizabethMusiu.

4、基于驻波率原理的农药雾滴沉积量检测系统设计与试验[J].农业工程学报，2017，33(15)：64－71.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.15.008http://www.tcsae.orgWuYalei,QiLijun,ZhangYa,GaoChunhua,LiShuai,ElizabethMusiu.Designandexperimentofpesticidedropletdepositiondetectionsystembasedonprincipleofstandi

5、ngwaveratio[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2017,33(15):64－71.(inChinesewithEnglishabstract)doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.15.008http://www.tcsae.org[13]旭等利用CFD模拟技术研究了温室风送式喷雾机雾滴0引言[14]的沉积模型。高志涛等借助矢量网络分析仪

6、与HFSS雾滴沉积分布特性与规律的快速、有效获取不仅能够电磁场仿真软件对传感器电极的阻抗特性与电场分布状[1-3]减少施药实验成本、降低操作难度和实验复杂度，而且况进行了分析，为实时获取多层土壤墒情及土壤温度提[4-6]对于评估施药作业质量，提高农药利用率有重要意义。供了一种高效方法。总的来说，针对雾滴沉积量与在线优化雾滴沉积检测技术，解决田间雾滴沉积分布测量方法[15-16]快速检测技术研究还相对较少。[7-8]单一和效率不高的问题是该领域学者追求的目标。本文基于变介电常数理论中的驻波率原理和传感器[9]王昌

7、陵等研发了一套雾滴空间质量平衡收集装置网络技术，旨在设计雾滴地面沉积实时检测系统，以仿用于接收喷雾雾滴，采用多通道智能微气象测量系统测真试验分析为手段，探索电场的分布特性，逐步仿真优量无人机下旋气流场，分析精准作业高度和速度下无人化得到叉指型极板结构形状及最佳参数，同时结合温室机喷雾雾滴空间质量分布和下旋气流场特性及其内在关自走式喷雾机系统进行了应用测试与试验验证，以期为[10]系。张瑞瑞等基于变介电常数电容器原理和传感器网实现在线准确、快速获取雾滴沉积分布特性提供参考。络技术，设计航空施药雾滴地面沉积实时监测

8、系统，并[11]1叉指型雾滴采集系统测量原理探究该系统用于雾滴地面沉积量测量的实用性。Zhu等研究了基于图像分析技术和水敏试纸的药液沉积分析系本文设计的叉指型雾滴沉积量采集系统基于驻波[12]统。Salyani等通过研究药液沉积量对导体电阻率的影率原理，由100MHz信号源、50Ω同轴传输线、高频响，设计了一种基于可变电阻器原理的药液沉积传感器，检波与差分运算放大电路、叉指型雾滴采集极