[发明专利]一种喷雾效果可视化检测系统与方法

说明书

本发明属于农业航空喷洒技术领域，涉及一种喷雾效果可视化检测系统与方法。系统包括：喷头液压系统、风机、激光粒度仪和二维红外激光雷达等；所述方法简述如下：将喷头等调至待测位置；启动喷头液压系统，用激光粒度仪获得雾滴粒径分布；用二维红外激光雷达扫描雾场，检测雾滴分布；调整喷头位置，测显不同截面雾滴粒径分布；调整激光粒度仪至起始位置，通过二维红外激光雷达的升降，测显雾场整体分布与立体模型；调整压力、喷头高度和风速，实现不同条件下的雾滴粒径和雾场立体分布检测。本发明实现了：对喷雾场在三种因素作用下的检测，检测误差小、操作简便，具有可重复性，特别适于光强较弱的环境和复杂条件的喷施效果评价。

技术领域

本发明属于农业航空喷洒技术领域，尤其涉及一种喷雾效果可视化检测系统与方法。

背景技术

喷头喷雾是农作物施药最常用的方法，利用雾滴沉积附着在作物表面，达到防治效果。但喷雾过程中，农药雾滴的漂移会对目标作物及周边环境产生影响，也会降低喷施的效果。因此，准确评价喷头喷洒效果、展现喷雾雾滴的空间分布，是农业喷雾施药应用技术的必要基础支撑。

国内外已开始有多项研究，计算流体力学是方法之一，但是由于喷雾过程受喷施技术参数(如喷雾距离、喷头型号、喷雾压力、风机风速)和外界环境因素(风速、风向、空气温度和相对湿度)的交互作用，且环境因素不可控，因此计算流体动力学对喷雾过程的模拟仿真结果仍需用其他检测技术进行验证；沉积量反演法也是最常用的方法之一，采用滤纸、水敏纸、雾滴采集架和试管等材料，结合示踪剂溶液，收集分析雾滴含量进行沉积量反演，从而推算出整个喷雾过程中雾滴的空间分布，但是该方法的试验过程与数据处理繁杂，且处理结果依赖图像扫描效果，容易导致测量结果不准确。高速相机法则利用高速相机拍摄整个喷雾过程，并采用相应的图像处理技术和算法来分析雾滴的分布情况，但高速相机的成本较高，且拍摄的效果受光照影响较大，图像分析软件的准确率也仍有待提高。

此外，上述的几种方法虽然较为常用，但是仍然处于独立应用阶段，尚未考虑对喷头在多种不同因素交互下的喷施效果进行综合评价。因此，发明出一种对喷头喷施效果进行综合检测的方法，对节约喷施时间，提升喷头喷施效果综合检测的可重复性，具有重大意义。

发明内容

为了能够实现对喷头的喷施效果进行综合检测与评价，获得喷头喷雾场的空间尺度、粒径分布和均匀性等参数，本发明提出了一种喷雾效果可视化检测系统与方法，具体技术方案如下：

一种喷雾效果可视化检测系统，包括：激光器升降平台1、激光粒度仪承载平台2、喷头升降测试架3、喷头液压系统、若干风机4、底座5、面阵激光器7、二维红外激光雷达8、喷头9、激光粒度仪10、单片机(下位机)、若干电机驱动器和计算机(上位机)；

所述喷头9安装于喷头升降测试架3上；

所述喷头9的喷嘴朝下；

所述喷头升降测试架3用于：升降喷头9；

所述喷头液压系统与喷头9连接，用于：将待测液体传输至喷头9中，进行喷雾，形成喷雾场；

所述面阵激光器7与二维红外激光雷达8安装于激光器升降平台1上，且所述面阵激光器7与二维红外激光雷达8位于所述喷雾场一侧；

所述激光器升降平台1用于：升降面阵激光器7与二维红外激光雷达8；

所述面阵激光器7用于：对正在检测的喷雾场截面照射可见激光，高亮显示截面位置与截面内雾滴的二维分布，达到直观、清晰的可视化效果；

所述激光粒度仪10安装于激光粒度仪承载平台2上；

所述激光粒度仪承载平台2位于底座5上，并与底座5连接；

所述激光粒度仪承载平台2用于：调节激光粒度仪10的位置，以扫描喷雾场；