[发明专利]一种植保机械混药浓度场在线测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及植保机械领域，尤其是一种植保机械混药浓度场在线测量装置。

背景技术

植保机械在线混药的特点是：药箱和水箱分离，通过混药装置在线混药。在线混药装置可以实现农药浓度按需改变，实现精确施药，以节省农药，降低环境污染。要实现精确施药，混药浓度分布的在线测量是一个重要方面。目前溶液浓度的测量方法，有采用比重法（密度法），即通过测量混合液的密度，如果已知原液及水的密度，则可以通过计算得到混合液的浓度，该方法可以实现浓度测量，但是要求原液与水的密度差异较大，并且测量的只是平均浓度。另外有采用导电测量方法，超声波法，折射率法等。其测量对溶液的要求较高，而且测得的是平均浓度。尚缺乏浓度场准确测量和分析的装置或手段。一般的流场测量装置只适用于离线实验测量，缺乏对真实混药流场的在线准确测量。

本发明根据平面激光诱导荧光测量原理提供一种植保机械混药浓度场在线测量装置，以实现混药浓度场的在线准确测量，为自动混药和流场分析提供基础数据。

发明内容

本发明克服现有测量技术的不足，基于平面激光诱导荧光测量原理，提供一种混药浓度场在线测量装置，以实现混药浓度的在线准确测量。

本发明采用的技术方案是：

本发明一种植保机械混药浓度场在线测量装置，包含以下部件：固体激光器、七关节导光臂、片状平面光束成形系统、滤光片、CCD相机、混药器、光学畸变校正装置、计算机、农药注入装置、水注入装置、支架。激光器为固体激光器，可发射266nm、355nm或532nm波长的激光，单位脉冲能量大于等于10mJ。激光器发射的激光经导光臂和片光成形系统形成平面片状激光，片状平面光束成形系统产生厚度为0.2-2mm的片光，片光角度为15度、30度、45度可选。固体激光器的上侧激光出口与七关节导光臂光线入口采用螺栓连接，导光臂光线出口与片状平面光束成形系统采用螺纹连接，片状平面光束成形系统通过固定环和固定连杆与支架连接，通过旋转固定环可以调整片状平面光束成形系统（3）的方向，固定连杆与支架的垂直杆通过螺栓固定，松开螺栓可调整固定连杆的高度，结合导光臂的移动，片状平面光束成形系统（3）的位置、高度、出口方向及片光方向可以根据测量要求在导光臂行程范围内任意调整。混药器为透明管，具有农药注入口、水注入口、混药室和混合液出口。光学畸变校正装置为与混药器相同材质的透明方形装置，其上侧敞开，两端设有混药器安装接口混药器通过密封圈和密封盖板以螺栓安装固定于光学畸变校正装置的中间，混药器的中心轴线与光学畸变校正装置的中心轴线平行，光学畸变校正装置内部与混药器之间充满水。在采用266nm或355nm的激光时，混药器和光学畸变校正装置必须为石英材质的，采用532nm波长时混药器和光学畸变校正装置可以为石英材质或玻璃材质。光学畸变校正装置和CCD相机放置在同一水平桌面上，CCD相机的镜头轴线与片状平面光束成形系统的片光平面垂直，CCD相机放置高度与混药室在同一水平高度；CCD相机前置滤光片，滤光片为比激光波长大5nm以上的长通滤光片，CCD相机与计算机通过数据连接线连接。

采用可由紫外光激发荧光的农药作为原液，或在普通农药中按固定比例加入罗丹明6G混合均匀配制成为原液。在测量时，通过农药注入装置将原液经农药注入口注入到混药器，通过水注入装置将水经水注入口注入到混药器，在混药器的混药室内，原液和水混合，之后经过混合液出口流向喷杆。水注入装置一般为隔膜泵，压力范围为0.2-0.8Mpa，农药注入装置一般为隔膜泵或计量泵，压力范围为0.2-0.8Mpa，当采用射流混药器时，可以通过自吸方式注入农药。进行特定农药测量时，通过稀释原液配制不同浓度的均匀混合液，依次进行激光诱导荧光浓度测量，获取不同灰度的荧光图像，进行标定，通过曲线拟合获得不同灰度值对应的混合液浓度值，建立浓度与灰度值映射关系。在实际测量时获得的荧光图像，基于浓度与灰度值映射关系反演混药浓度场。

本发明的有益效果：