[发明专利]一种基于透射和散射的混药浓度在线测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及植保机械领域，尤其是一种基于透射和散射的混药浓度在线测量装置。

背景技术

植保机械在线混药可以按需调节农药浓度，实现精确施药，以节省农药，降低环境污染。混药浓度的在线测量是实现按需施药的一个重要方面。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。在混药浓度测量方面，申请号为201110367104.2 “一种混药浓度在线检测方法及其装置”公开了一种基于光纤折射的在线浓度测量方法和装置，该方法可实现混药浓度在线测量，但是折射法不适合测量悬浊液或乳浊液。申请号为201210579127.4“一种植保机械混药浓度场在线测量装置”公开了一种基于平面激光诱导荧光的混药浓度场在线测量装置，可实现浓度场的准确在线测量，但是其装置复杂，设备成本较高，并且只能在实验室条件下测量。 

目前我国常用的农药喷雾剂型主要是乳油、可湿性粉剂等，这些剂型在与水混合后呈现为白色的乳浊液或悬浊液，其密度与水的密度差别较小。所以传统的比重法、折射法难以准确测量混药浓度，而平面激光诱导荧光方法则存在装置复杂、成本高的问题。悬浊液或乳浊液在激光照射下具有透射和散射的特性，通过同时测量透射和散射，可以较准确反映浓度信息，并可实现较大浓度范围的测量。

发明内容

本发明克服现有测量技术的不足，基于透射和散射测量原理，提供一种混药浓度在线测量装置，以实现较低成本的混药浓度的在线准确测量。

本发明采用的技术方案是：

本发明是一种基于透射和散射的混药浓度测量装置，主要包含以下部件：透射管座1、透射管2、激光二极管3、电源4、透射硅光电池5、散射硅光电池12、处理器6、信号检测放大电路7、传感器盒8，法兰接头9、密封圈10、连接螺栓11。透射管座1为方形，两端有方形法兰，透射管2为方形的石英材质，放置在透射管座1的内部，透射管座1中间留有激光二极管3、透射硅光电池5、散射硅光电池12的安装圆孔。透射管座1的两端与法兰接头9通过螺栓11连接，透射管2和法兰接头9通过密封圈10密封，法兰接头9带有管螺纹，可通过快速接头与喷雾管路连接。激光二极管3的波长为650nm到700nm之间，透射硅光电池5和散射硅光电池12的中心波长与激光二极管3的发射波长相同。激光二极管3安装在透射管座1的直通圆孔上，透射硅光电池5正对激光二极管3安装，接收激光二极管3的透射光，散射硅光电池12垂直激光二极管3和透射硅光电池5安装，接收激光二极管3的散射光。电源4通过导线给激光二极管3、信号检测放大电路7和处理器6供电，电源4可提供激光二极管3的3V电压、信号检测放大电路7和处理器6的5V电压。透射硅光电池5和散射硅光电池12的输出信号连接到信号检测放大电路7，信号检测放大电路7将放大后的信号输入到处理器6。

在测量之前，进行混药浓度的标定，具体为：针对待测量农药，配制2种以上不同浓度的均匀混合液，记录每种均匀混合液的质量浓度。针对每一种均匀混合液，使得测量系统处于测量状态，并使得均匀混合液充满透射管2，记录透射硅光电池5和散射硅光电池12的输出信号以及对应的均匀混合液质量浓度；重复以上过程，获得透射硅光电池5和散射硅光电池12的输出信号与相应均匀混合液质量浓度的映射表，通过曲线拟合获得透射硅光电池5和散射硅光电池12的输出信号与混合液质量浓度的映射关系。

在测量时，使得测量装置处于测量状态，并将混药器输出口与本发明测量装置一端的法兰接头9通过快速接头连接，另一端法兰接头9通过快速接头与喷杆或者喷嘴连接，处理器记录透射硅光电池5和散射硅光电池12的输出信号，并根据标定获得的透射硅光电池5和散射硅光电池12的输出信号与混合液质量浓度的映射关系，确定混药浓度。

有益效果：本发明可针对我国常用的农药剂型进行混药浓度在线测量，装置成本较低，并且可安装在喷雾机上进行田间作业条件下在线混药浓度测量。本发明有助于研究不同剂型农药的混合过程研究，对混药器优化设计、农药剂型分析优选提供基础数据，有助于实现施药浓度的实时控制和按需施药，可以提高农药利用率，节省农药，减轻环境污染。

附图说明

图1为基于透射和散射的混药浓度测量装置的示意图。

图2为激光二极管和硅光电池的安装示意图。