折光率法在線檢測混藥濃度裝置的設計和試驗研究.pdf

1、我國植保機械混藥裝置檢測標準中尚無定量檢測指標，限制了在線混藥的發(fā)展?；焖帩舛鹊臏y量已經引起了國內外學者的關注，并發(fā)展了一些測量混藥濃度的方法及其裝置。但是現(xiàn)有的檢測方法仍然以使用流量計等儀器測量混藥前農藥和水的流量，然后通過計算給出藥水混合后溶液濃度值的方法為主，同時也有使用現(xiàn)有儀器檢測噴霧后采集到的溶液濃度的方法。這兩種方法都無法實現(xiàn)混藥濃度的在線檢測。本文根據不同濃度的溶液，其折光率不同的原理，設計了一種實現(xiàn)混藥濃度在線檢測的裝置

2、。主要研究工作包括以下幾個方面:
　　 (1)對光線位置探測器和光源進行了對比選取，最終確定了選用PSD作為光線位置探測器，選用二極管激光器作為光源。
　　 以實現(xiàn)檢測功能和減小檢測裝置體積為目標，對檢測管進行了材料的選擇，并對檢測管的結構和尺寸進行了設計。進行了光路設計，包括光線折射方式的選擇，檢測折射率最小變化值的確定以及光線入射角和光斑出射點到PSD距離的確定。
　　 對折光率法在線檢測混藥濃度裝置的零部件

3、進行了加工，并將檢測裝置安裝在了黑色檢測箱中，降低了外界光線對濃度檢測的影響。
　　 (2)對單片機和運算放大器進行了對比選取，最終確定了以MSP430f149單片機作為微處理器，以OPA4277PA四運放集成運算放大器作為I/U轉換和放大的芯片。
　　 設計了包括①電源模塊，②電源極性轉換模塊，③指示燈模塊，④PSD模塊和⑤信號轉換及放大模塊五個部分的信號調理電路。并進行了PCB板的繪制及加工。
　　 軟件編程

4、實現(xiàn)了數(shù)據的轉換、采集、處理和顯示。(3)針對流量為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，其相關系數(shù)R2均大于等于0.9763，說明本文設計的折光率法在線檢測混藥濃度裝置可用于三種流量的濃度測量。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五種藥液濃度下對檢測裝置的性能進行了試驗驗證。在流量為6.1L/min

5、時，折光率法在線檢測混藥濃度裝置測量的濃度值與用分光光度計測量的濃度值存在最大偏差為0.0987g/L，平均相對誤差為15.70％，說明該裝置可用于混藥濃度的在線檢測。
　　 (4)在0.5g/L、1g/L、1.5g/L和2g/L四種藥液濃度下進行了溫度對濃度檢測影響的實驗。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，溫度變化對其濃度檢測所產生的影響越大。在

6、胭脂紅溶液濃度為0.5g/L的時候，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三種藥液濃度下進行了壓力對濃度檢測影響的試驗。試驗表明在壓力變化為0.3Mp時，溶液濃度為0.5g/L時，其光斑位置變化為0.3776mm;溶液濃度為1.5g/L時，其光斑位置變化為0.3900mm。

7、
　　 對草甘膦銨鹽、氰戊菊酯、百草枯三種農藥進行了濃度實驗。
　　 ①在流量為4.7L/min，5.4L/min和6.1L/min時，草甘膦銨鹽溶液擬合曲線的相關系數(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，氰戊菊酯溶液二次曲線擬合的相關系數(shù)大于直線擬合的相關系數(shù)，二次曲線擬合的相關系數(shù)分別為0.9779,0.9722和0.9639