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調(diào)控靜電噴霧霧滴沉積率的方法與流程

文檔序號:11876830閱讀:700來源:國知局

本發(fā)明涉及一種調(diào)控噴霧沉積率的方法,屬于農(nóng)業(yè)施藥技術(shù)領(lǐng)域。



背景技術(shù):

中國是一個農(nóng)業(yè)大國,對農(nóng)藥的需求量很大。目前,中國農(nóng)藥使用技術(shù)水平普遍落后,使用的農(nóng)藥只有少部分能沉積分布到植物上,70%~80%的農(nóng)藥流失到土壤、田水或飄失到空氣中去,而大氣中的農(nóng)藥又通過降水返回陸地,隨著降水和灌溉水在地表流失或滲入地下污染地下水,造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題。

從技術(shù)層面上來說,藥液在植株葉片上的粘附力的大小是施藥技術(shù)中的一個重要環(huán)節(jié),粘附能力過小時則導(dǎo)致藥液接觸角過大,藥液容易從葉面滾落。目前大部分農(nóng)藥噴撒主要以動力機(jī)噴撒為主,這種噴灑方法只能使農(nóng)藥散布在植物冠的表面,只有不足1%的有效成分接觸到植物內(nèi)部的病蟲體,這樣就使噴藥的效果受到很大限制,而且產(chǎn)品品種規(guī)格少,不能完全滿足不同作物、不同生長期、不同病蟲害的防治作業(yè)需要。因此提高農(nóng)藥散布的效果具有極其重要的意義,而靜電噴霧就是實(shí)現(xiàn)這種效果的方法之一。

靜電噴霧是國際上近40來發(fā)展起來的一種新型噴霧技術(shù),農(nóng)業(yè)上靜電噴霧是利用高壓靜電方式使農(nóng)藥霧滴帶電,并在噴頭和目標(biāo)物間形成靜電場,帶電霧滴具有導(dǎo)向性。靜電霧化所形成的細(xì)微霧滴在輸運(yùn)過程中與帶同種電荷的霧滴互相排斥,在空中不易產(chǎn)生聚集。當(dāng)在高壓靜電噴頭與噴霧目標(biāo)物間建立一個靜電場時,根據(jù)靜電感應(yīng)原理,地面上的目標(biāo)物表面將產(chǎn)生和噴嘴極性相反的電荷,由于霧滴帶有和噴嘴極性相同的電荷,會受到噴嘴同性電荷的排斥,從而在目標(biāo)物表面異性電荷的吸引下,靜電霧化所形成霧滴沿靜電場所產(chǎn)生的電力線運(yùn)動,使霧滴向目標(biāo)物的各個位置沉積。

但與工業(yè)上的寬廣應(yīng)用相反,在農(nóng)業(yè)環(huán)境下影響靜電噴霧質(zhì)量的因素眾多,包括風(fēng)速、溫度、濕度等不可控的開放的農(nóng)業(yè)噴霧環(huán)境,所以工業(yè)上可以適當(dāng)校準(zhǔn)和優(yōu)化許多相關(guān)參數(shù),而在農(nóng)業(yè)環(huán)境中是不容易做到的。農(nóng)用靜電噴霧機(jī)雖然已經(jīng)開展了近二十多年的相關(guān)研究,但都是停留在樣機(jī)試制和測量其荷質(zhì)比等帶電效果評定上,在實(shí)際應(yīng)用方面還存在許多問題,主要體現(xiàn)在不可控的開放的農(nóng)業(yè)噴霧環(huán)境使靜電噴霧在田間的實(shí)際沉積效果不穩(wěn)定,甚至在許多情況下與普通噴霧差別不大,嚴(yán)重影響了靜電噴霧技術(shù)的應(yīng)用推廣。

據(jù)研究表明,在給定環(huán)境下如果空間電荷密度達(dá)到最佳的話將帶來最佳霧滴沉積量,這個“最佳”可理解為給定噴霧量的“最大”沉積量,也就是最均勻的沉積量,或者說是霧滴沉積分布最佳。如果偏離上述最佳空間電荷密度,靶標(biāo)表面都不會產(chǎn)生最佳霧粒沉積。

但是,最佳空間電荷密度值取決于多種不同因素,比如即使是保持電極的感應(yīng)電壓不變,帶電霧滴的空間電荷密度值仍然會發(fā)生變動,所以在復(fù)雜的農(nóng)業(yè)環(huán)境中難以通過計(jì)算找到上述的最佳空間電荷密度值。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:提出一種在農(nóng)業(yè)靜電噴霧環(huán)境中能實(shí)現(xiàn)最佳霧滴沉積率的調(diào)控方法。

為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提出的技術(shù)方案是:一種調(diào)控靜電噴霧霧滴沉積率的方法,包括以下步驟:

1)對高壓電極施加電壓,產(chǎn)生靜電場,當(dāng)噴頭產(chǎn)生的霧滴云經(jīng)過此電場后,形成靜電充電霧流;

2)測量并記錄所述靜電充電霧流的空間電荷密度;

3)測量并記錄安置在所述噴頭有效噴射區(qū)域的靶標(biāo)在單位時間內(nèi)累積的電荷量;

4)改變步驟2)中所述空間電荷密度,重復(fù)步驟2)到步驟4)多次;

5)比較步驟3)中記錄的所述靶標(biāo)的一組累積電荷量,其中的最大累積電荷量對應(yīng)的步驟2)中記錄的空間電荷密度即為最佳空間電荷密度;在施藥過程中,維持所述靜電充電霧流的空間電荷密度為所述最佳空間電荷密度值,即完成對靜電噴霧霧滴沉積率的調(diào)控。

對上述技術(shù)方案的完善中:所述步驟3)測量安置在所述噴頭有效噴射區(qū)域的靶標(biāo)在單位時間內(nèi)累積的電荷量的方法為:測量所述靶標(biāo)與接地間的實(shí)時電流值,對所述電流值進(jìn)行積分運(yùn)算。

對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善是:所述步驟4)中改變在噴頭的霧滴形成處的靜電場強(qiáng)度的方法為改變施加在所述高壓電極上的電壓。

對上述技術(shù)方案的再進(jìn)一步完善是:所述步驟5)中,維持所述靜電充電霧流的空間電荷密度為所述最佳空間電荷密度值的方法為:當(dāng)所述靜電充電霧流的空間電荷密度的實(shí)時測量值大于所述最佳空間電荷密度值時,則相應(yīng)地降低對高壓電極施加的電壓;當(dāng)所述靜電充電霧流的空間電荷密度的實(shí)時測量值小于所述最佳空間電荷密度值時,則相應(yīng)地提高對高壓電極施加的電壓。

對上述技術(shù)方案的再進(jìn)一步完善是:所述步驟4)中重復(fù)的次數(shù)為10到100次。

本發(fā)明的有益效果是:由于本發(fā)明通過測量噴頭噴射有效區(qū)域內(nèi)的空間電荷密度來調(diào)控給定復(fù)雜的農(nóng)業(yè)施藥環(huán)境的最佳霧滴沉積量,簡單有效地解決了其優(yōu)化問題,克服了農(nóng)業(yè)環(huán)境下難以通過計(jì)算確定最佳霧滴沉積量的困難,使得靜電噴霧可以安全地應(yīng)用在農(nóng)業(yè)開放的多變環(huán)境中,從而可以降低成本、提高防治效果、減少藥物流失以及減少環(huán)境污染。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

本實(shí)施例的調(diào)控靜電噴霧霧滴沉積率的方法,包括以下步驟:

1)對高壓電極施加電壓,在噴頭的霧滴形成處產(chǎn)生靜電場,從而對噴頭產(chǎn)生的霧滴離子云充電,形成靜電充電霧流。

當(dāng)霧流在霧滴形成區(qū)域產(chǎn)生時,每一霧滴都被感應(yīng)充電并且在氣流的輸送下高速噴出。

2)測量并記錄所述靜電充電霧流的空間電荷密度。

在噴霧作業(yè)開始前,噴頭先后噴出具有不同空間電荷密度值的靜電充電霧流,當(dāng)噴出的靜電充電霧流的空間電荷密度值為a時,檢測出該靜電充電霧流的空間電荷密度值為a。

3)測量并記錄安置在所述噴頭有效噴射區(qū)域的靶標(biāo)在單位時間內(nèi)累積的電荷量。

帶電霧滴在空氣動力和靜電力的共同作用下沉積到靶標(biāo)的受液面上,測量靶標(biāo)受液面與接地間的實(shí)時電流值,對所述電流值進(jìn)行積分運(yùn)算。

本實(shí)施例使用連接在靶標(biāo)受液面和接地之間的積分電路測量靶標(biāo)在單位時間內(nèi)累積的電荷量,當(dāng)帶電霧滴所帶的電荷向接地線轉(zhuǎn)移時,產(chǎn)生實(shí)時電流由積分電路進(jìn)行累積,從而得到靶標(biāo)在單位時間內(nèi)累積的電荷量。

4)改變噴頭的霧滴形成處的靜電場強(qiáng)度,重復(fù)步驟2)到步驟4)多次。

本實(shí)施例通過改變施加在所述高壓電極上的電壓來改變在噴頭的霧滴形成處的靜電場強(qiáng)度,然后重復(fù)步驟2)到步驟4)十五次。

5)比較步驟3)中記錄的十五次累積電荷量,其中的最大累積電荷量對應(yīng)的步驟2)中記錄的空間電荷密度即為最佳空間電荷密度;在施藥過程中,維持噴頭的霧滴形成處靜電充電霧流的空間電荷密度為上述的最佳空間電荷密度值。

在使用時,當(dāng)靜電充電霧流的空間電荷密度的實(shí)時測量值大于上述最佳空間電荷密度值時,則相應(yīng)地降低對高壓電極施加的電壓;當(dāng)靜電充電霧流的空間電荷密度的實(shí)時測量值小于上述最佳空間電荷密度值時,則相應(yīng)地提高對高壓電極施加的電壓,即完成對靜電噴霧霧滴沉積率的調(diào)控。

實(shí)施例二

本實(shí)施例是在實(shí)施例一基礎(chǔ)上的改進(jìn),其不同不處在于:在步驟4)中,通過改變噴頭的流速來改變靜電充電霧流的空間電荷密度;相應(yīng)地,步驟5)中,維持靜電充電霧流的空間電荷密度為最佳空間電荷密度值的方法為,當(dāng)靜電充電霧流的空間電荷密度的實(shí)時測量值大于上述最佳空間電荷密度值時,則相應(yīng)地噴頭的流速;當(dāng)靜電充電霧流的空間電荷密度的實(shí)時測量值小于上述最佳空間電荷密度值時,則相應(yīng)地噴頭的流速。

本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例所述的具體技術(shù)方案,凡采用等同替換形成的技術(shù)方案均為本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。

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