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当前农药施药采取粗放的方式,农药使用量大、利用率低,造成环境污染、农产品农药残留过高等问题。在农业生产过程中迫切需求变量施药技术,根据地域和条件的变化相应改变农药喷量以实现按需喷施。研究变频器在风送变量喷雾技术中的应用,对新型喷雾器械的研究具有指导作用。此外,研究轴流风机在不同转速下对喷雾沉积分布的影响有助于风送喷雾技术的进一步发展,对合理喷施农药,提高农药的利用率保障食品安全有重要意义。
参照现有的喷雾机械和喷雾试验系统,本文介绍了基于变频控制的风送变量喷雾试验平台,该平台以广东梅州市风华喷雾喷灌机械设备有限公司与华南农业大学联合研制的D400型远射程射频遥控风送喷雾小车为基础,采用控制变频器输出频率改变轴流风机转速的方法,调节风力对雾滴的二次雾化及传送效果,实现变量喷雾。在此基础上设计了变频器外部遥控装置,该装置以射频遥控器为控制接口,结合射频接收模块,通过AVR系列Mega16单片机处理接收到的信号,产生占空比可调的PWM信号,经PWM-DAC硬件电路转换输出相应的变频器外部控制信号,并编写了变频器控制程序。通过标定试验,确定变频器外部控制模拟电压与变频器输出频率之间的关系,并编制相关软件实现变频器40Hz~50Hz之间输出频率能通过遥控器较准确调节。试验证明,利用通用变频器控制轴流风机可以稳定、高效改变风机转速实现变量喷雾,变频器外部控制电压与变频器输出频率间为线性关系。
应用风送变量喷雾试验平台进行喷雾试验。试验采用染色剂Rhodamine-B与水混合成浓度为1g/L,的溶液代替农药,按照一定的试验步骤分别进行了不同频率控制轴流风机转速的喷雾沉积试验以及雾滴沉积喷幅测定试验。试验样品用定量的水清洗后,收集10mL样品溶液并用荧光分光光度计测定荧光强度。根据标准溶液浓度与荧光强度之间的关系,计算得出样品溶液的浓度,进而计算出喷雾雾滴在某一采样点的沉积量。试验中使用的喷雾剂示踪物Rhodamine-B的溶液浓度在0.001μg/mL~0.7μg/mL范围内,其溶液的荧光强度与浓度呈线性关系。
通过数据处理获得了风送式喷雾机在不同供电频率下工作的雾滴沉积分布图。证明了喷头的安装位置影响沉积分布。试验所用喷雾机喷头分上、中、下三层安装在出风口处,致使在采样范围内出现三个沉积高峰区域。在距离风筒水平转向轴心12m~18m范围内,沉积量与风机转速呈正相关关系。通过试验测定喷幅范围主要处于以距离风机轴线±2m的两条轴线平行线为边界的范围内,在此区间外的雾滴沉积量仅占沉积总量很小比例。在采样区前8m处,由于雾滴运动主要受风机产生的风力作用,其他方向力作用较小,雾滴分布方向与风机鼓风方向一致,喷雾方向性好。随着距离增加,风力减弱,其他方向力的作用越发明显,使雾滴沉积发生偏移。风送式喷雾机对雾滴的传送距离伴随风力的减少而缩短。