本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種測量風(fēng)洞內(nèi)霧滴漂移空間分布情況的裝置和方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，植保及施藥技術(shù)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。然而，霧滴飄移問題目前仍是植保及施藥領(lǐng)域面臨的主要問題。由農(nóng)用噴頭噴出的霧滴受環(huán)境風(fēng)場影響，極易產(chǎn)生飄移，從而帶來嚴(yán)重的水土資源污染、非目標(biāo)作物藥害、人畜健康威脅等問題。而航空施藥產(chǎn)生的霧滴飄移問題尤其嚴(yán)重，1975年，美國環(huán)保署估計有10％～60％的化學(xué)物質(zhì)飄移到距離目標(biāo)300m以上，造成嚴(yán)重的空氣，水和土壤污染。為了控制影響霧滴飄移的相關(guān)變量，同時提高可重復(fù)性，人們發(fā)展了風(fēng)洞實驗來研究霧滴飄移問題。風(fēng)洞實驗是田間實驗的有效支撐和補充，其相對田間試驗來說，具有邊界條件可控，重復(fù)性高，實驗手段多樣等優(yōu)勢。

目前風(fēng)洞實驗對噴頭產(chǎn)生的霧滴飄移問題的研究手段還十分有限，最經(jīng)典的方法即利用纖維絲法收集霧滴空間分布情況，如圖1所示。但是纖維絲法所采用的熒光劑容易導(dǎo)致風(fēng)洞洞體被污染，且該方法僅能分析霧滴飄移量的多少，難以統(tǒng)計不同粒徑霧滴在空間中的分布情況和飄移距離。然而通過霧滴粒度儀測量儀器成本較高。

雖然水敏紙主要用于在大田及果園等地測量霧滴沉積和冠層穿透性等問題，以測得霧滴的粒徑分布情況。雖然在測量霧滴沉積方面具有一定的優(yōu)勢，但是由于很容易過飽和，所以一般很少用于風(fēng)洞實驗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上缺陷，本發(fā)明提供一種測量風(fēng)洞內(nèi)霧滴漂移空間分布情況的裝置和方法，不會污染風(fēng)洞、降低測量成本，避免水敏紙易飽和的缺陷。

第一方面，本發(fā)明提供的測量風(fēng)洞內(nèi)霧滴漂移空間分布情況的裝置，包括適于放置在風(fēng)洞內(nèi)的霧滴收集架，所述霧滴收集架包括安裝支架和安裝至所述安裝支架上的多個橫梁，每一個橫梁包括轉(zhuǎn)動組件和安裝在所述轉(zhuǎn)動組件上的水敏紙，所述轉(zhuǎn)動組件的轉(zhuǎn)動能夠使所述水敏紙暴露于外界或使所述水敏紙與外界隔離。

可選的，所述轉(zhuǎn)動組件包括雙層套管，所述雙層套管的內(nèi)層管的外壁上開設(shè)有用于安裝所述水敏紙的安裝缺口，所述雙層套管的外層管包括暴露部分和隔離部分，所述暴露部分用于暴露所述水敏紙，所述隔離部分用于使所述水敏紙與外界隔離。

可選的，所述安裝缺口包括沿所述內(nèi)層管的徑向設(shè)置的兩部分，第一部分相對于第二部分靠近所述內(nèi)層管的圓心，所述第一部分的圓心角大于所述第二部分的圓心角。

可選的，所述外層管的隔離部分的內(nèi)壁上設(shè)置有隔水海綿墊。

可選的，所述轉(zhuǎn)動組件包括樞接的兩金屬板，所述水敏紙夾設(shè)在所述兩金屬板之間。

可選的，所述兩金屬板的邊沿上設(shè)置有隔水海綿墊，和或，所述兩金屬板均為L型金屬板。

可選的，還包括步進電機，所述步進電機用于控制所述轉(zhuǎn)動組件的轉(zhuǎn)動。

可選的，還包括設(shè)置在所述安裝支架上的齒條式聯(lián)動結(jié)構(gòu)，所述齒條式聯(lián)動結(jié)構(gòu)與所述步進電機和所述轉(zhuǎn)動組件連接。

第二方面，本發(fā)明提供的基于上述裝置測量風(fēng)洞內(nèi)霧滴漂移空間分布情況的方法包括：

在風(fēng)洞的試驗段內(nèi)布置用于噴射霧滴的噴頭；

在距離所述噴頭下風(fēng)的預(yù)設(shè)位置布置所述安裝支架，并在所述安裝支架上設(shè)置多個所述外層管；

在所述內(nèi)層管的安裝缺口內(nèi)安裝水敏紙；

將所述內(nèi)層管安裝在所述外層管內(nèi)，旋轉(zhuǎn)所述內(nèi)層管使所述水敏紙與外界隔離，并開啟風(fēng)洞和所述噴頭；

在噴頭所噴霧滴達到均勻穩(wěn)定的狀態(tài)后，旋轉(zhuǎn)所述內(nèi)層管使所述水敏紙暴露于外界，以使所述水敏紙收集霧滴；

在所述水敏紙飽和之前，旋轉(zhuǎn)所述內(nèi)層管使所述水敏紙與外界隔離，并關(guān)閉所述風(fēng)洞和所述噴頭；

抽出內(nèi)層管，并取下所述水敏紙，對所述水敏紙進行掃描并根據(jù)掃描結(jié)果分析霧滴漂移空間分布情況。

第三方面，本發(fā)明提供的基于上述裝置測量風(fēng)洞內(nèi)霧滴漂移空間分布情況的方法包括：

在風(fēng)洞的試驗段內(nèi)布置用于噴射霧滴的噴頭；

在距離所述噴頭下風(fēng)的預(yù)設(shè)位置布置所述安裝支架，并在所述安裝支架上設(shè)置多個主要由樞接的兩金屬板組成的轉(zhuǎn)動組件；

在兩金屬板之間設(shè)置水敏紙，將兩金屬板蓋合，并開啟風(fēng)洞和所述噴頭；

在噴頭所噴霧滴達到均勻穩(wěn)定的狀態(tài)后，旋轉(zhuǎn)其中一個金屬板使所述水敏紙暴露于外界，以使所述水敏紙收集霧滴；

在所述水敏紙飽和之前，將兩金屬板蓋合使所述水敏紙與外界隔離，并關(guān)閉所述風(fēng)洞和所述噴頭；

旋轉(zhuǎn)其中一個金屬板，并取下所述水敏紙，對所述水敏紙進行掃描并根據(jù)掃描結(jié)果分析霧滴漂移空間分布情況。

本發(fā)明提供的測量風(fēng)洞內(nèi)霧滴漂移空間分布情況的裝置和方法，采用水敏紙收集霧滴，保持了水敏紙在霧滴沉積方面的優(yōu)勢，例如可以采用清水，不會污染風(fēng)洞，還可以統(tǒng)計霧滴粒徑分布等。而且不需要霧滴粒度儀測量儀器，降低測量成本。同時，由于通過轉(zhuǎn)動組件的轉(zhuǎn)動，能夠控制水敏紙暴露于外界，以收集霧滴，也能在水敏紙飽和之前，控制水敏紙與外界隔離，從而避免了水敏紙易飽和的缺陷，使得水敏紙不僅能夠應(yīng)用于大田及果園等地測量霧滴沉積和冠層穿透性等場景，也能夠應(yīng)用在風(fēng)洞中。

附圖說明

為了更清楚地說明本公開實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本公開的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些圖獲得其他的附圖。

圖1示出了本發(fā)明一實施例中霧滴收集架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了本發(fā)明一實施例中轉(zhuǎn)動組件與水敏紙的安裝示意圖；

圖3示出了本發(fā)明一實施例中內(nèi)層管的橫截面示意圖；

圖4示出了本發(fā)明一實施例中水敏紙安裝在內(nèi)層管上的示意圖；

圖5示出了本發(fā)明一實施例中內(nèi)層管、外層管和水敏紙的橫截面示意圖；

圖6示出了本發(fā)明一實施例中轉(zhuǎn)動組件和水敏紙的安裝示意圖；

圖7示出了本發(fā)明一實施例中齒條式聯(lián)動結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8示出了本發(fā)明一實施例中齒條式聯(lián)動結(jié)構(gòu)與安裝支架的安裝示意圖；

附圖標(biāo)記說明：

1-安裝支架；2-橫梁；21-外層管；22-內(nèi)層管；3-水敏紙；221-第一部分；222-第二部分；4-隔水海綿墊；23、24-金屬板。

具體實施方式

下面將結(jié)合本公開實施例中的附圖，對本公開實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒竟_中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本公開保護的范圍。

第一方面，本發(fā)明提供一種測量風(fēng)洞內(nèi)霧滴漂移空間分布情況的裝置，如圖1所示，該裝置包括適于放置在風(fēng)洞內(nèi)的霧滴收集架，所述霧滴收集架包括安裝支架1和安裝至所述安裝支架1上的多個橫梁2，每一個橫梁2包括轉(zhuǎn)動組件和安裝在所述轉(zhuǎn)動組件上的水敏紙，所述轉(zhuǎn)動組件的轉(zhuǎn)動能夠使所述水敏紙暴露于外界或使所述水敏紙與外界隔離。

在本發(fā)明提供的測量風(fēng)洞內(nèi)霧滴漂移空間分布情況的裝置中，采用水敏紙收集霧滴，保持了水敏紙在霧滴沉積方面的優(yōu)勢，例如可以采用清水，不會污染風(fēng)洞，還可以統(tǒng)計霧滴粒徑分布情況等。而且不需要霧滴粒度儀測量儀器，降低測量成本。同時，由于通過轉(zhuǎn)動組件的轉(zhuǎn)動，能夠控制水敏紙暴露于外界，以收集霧滴，也能在水敏紙飽和之前，控制水敏紙與外界隔離，從而避免了水敏紙易飽和的缺陷，使得水敏紙不僅能夠應(yīng)用于大田及果園等地測量霧滴沉積和冠層穿透性等場景，也能夠應(yīng)用在風(fēng)洞中。同時，通過本裝置，還可以避免風(fēng)場本身對水敏紙的干擾，提高測量準(zhǔn)確度。

在具體實施時，安裝支架1的尺寸可以根據(jù)風(fēng)洞試驗段的具體尺寸和噴頭的安裝位置調(diào)整，例如風(fēng)洞試驗段的橫截面約為2m*2m，噴頭的安裝高度為0.8m，則可以采用的安裝支架1尺寸為0.8m高*1.8m寬。還有，安裝支架1和/或橫梁2的材質(zhì)可以采用鋁合金，也可以采用45號鋼，還可以采用其他材質(zhì)。而且，橫梁2的數(shù)量和間距可以根據(jù)試驗精度的需求而調(diào)整，一般間距不小于10cm。

在具體實施時，轉(zhuǎn)動組件有多種結(jié)構(gòu)形式實現(xiàn)，例如套管式轉(zhuǎn)動組件、蓋片式轉(zhuǎn)動組件，在實際應(yīng)用時可以根據(jù)需要自行選擇，對此本發(fā)明不做限定。

其中，參考圖2～5，轉(zhuǎn)動組件的一種可選的結(jié)構(gòu)為：所述轉(zhuǎn)動組件包括雙層套管，所述雙層套管的內(nèi)層管22的外壁上開設(shè)有用于安裝所述水敏紙3的安裝缺口，所述雙層套管的外層管21包括暴露部分和隔離部分，所述暴露部分用于暴露所述水敏紙3，所述隔離部分用于使所述水敏紙3與外界隔離。

這一結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動組件，通過內(nèi)層管22和外層管21之間的轉(zhuǎn)動，既可以使安裝于內(nèi)層管22的安裝缺口位置處的水敏紙3暴露于外界，也可以使安裝于內(nèi)層管22的安裝缺口位置處的水敏紙3與外界隔離，使水敏紙3收集霧滴或者阻止水敏紙3收集霧滴。上述結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動組件，不僅結(jié)構(gòu)簡單、易實現(xiàn)，而且操作方便。

在上述結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動組件中，內(nèi)層管22和外層管21的厚度和尺寸可以根據(jù)需要設(shè)置，例如外管直徑在10mm～30mm之間。

在上述結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動組件中，安裝缺口的形狀可以根據(jù)需要設(shè)置，只要能夠?qū)⑺艏?固定安裝好即可，其中一種可選的安裝缺口為：安裝缺口包括沿所述內(nèi)層管22的徑向設(shè)置的兩部分，第一部分221相對于第二部分222靠近所述內(nèi)層管22的圓心，所述第一部分221的圓心角大于所述第二部分222的圓心角。

該結(jié)構(gòu)的安裝缺口，由于所述第一部分221的圓心角大于所述第二部分222的圓心角，因此第一部分221的弧長大于第二部分222的弧長，因此可以將水敏紙3卡設(shè)在第一部分221內(nèi)。水敏紙3的大小與第一部分221的弧長相匹配，一般可以使水敏紙3安裝在第一部分221內(nèi)時的圓弧角度為90°～120°即可。

在上述結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動組件中，可以在外層管21的隔離部分的內(nèi)壁上設(shè)置有隔水海綿墊4，能夠有效阻擋空氣中的細霧滴污染水敏紙3。

以上介紹了一種套管式轉(zhuǎn)動組件，下面介紹一種蓋片式轉(zhuǎn)動組件：參考圖6，所述轉(zhuǎn)動組件包括樞接的兩金屬板23、24，所述水敏紙3夾設(shè)在所述兩金屬板23、24之間。

由于兩金屬板為樞接，因此可以通過轉(zhuǎn)動其中一個金屬板的方式打開或閉合兩金屬板，而水敏紙3夾設(shè)在兩金屬板之間，因此可以通過轉(zhuǎn)動其中一個金屬板的方式使水敏紙3暴露于外界或者使水敏紙3與外界隔離。

在該蓋片式轉(zhuǎn)動組件中，還可以在金屬板的邊沿上設(shè)置隔水海綿墊4，以有效阻擋空氣中的細霧滴污染水敏紙3。金屬板的形狀可以根據(jù)需要自行選擇，例如L型金屬板，這樣隔水海綿墊4可以設(shè)置在金屬板的下短邊沿以及側(cè)邊沿上。另外，金屬板的尺寸可以根據(jù)需要設(shè)置，例如金屬板的下短邊沿長5mm，側(cè)邊沿長10～20mm。其中可以通過鉸鏈連接實現(xiàn)兩金屬板的樞接。

不論采用何種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動組件，轉(zhuǎn)動組件的轉(zhuǎn)動可以采用手動的方式控制，也可以采用不僅步進電機的方式控制，在采用步進電機的控制過程中，可以直接采用步進電機單個控制，也可以采用圖7示出的齒條式聯(lián)動結(jié)構(gòu)聯(lián)動控制，如圖8所示，聯(lián)動控制方式中齒條式聯(lián)動結(jié)構(gòu)設(shè)置在安裝支架1上，與所述步進電機和所述轉(zhuǎn)動組件連接。

本發(fā)明還提供一種測量風(fēng)洞內(nèi)霧滴漂移空間分布情況的方法，該方法基于上述測量風(fēng)洞內(nèi)霧滴漂移空間分布情況的裝置進行。

在具體實施時，該方法可以基于包括套管式轉(zhuǎn)動組件的裝置進行，也可以基于包括蓋片式轉(zhuǎn)動組件的裝置進行。其中，基于上述套管式轉(zhuǎn)動組件的裝置測量風(fēng)洞內(nèi)霧滴漂移空間分布情況的方法包括：

在風(fēng)洞的試驗段內(nèi)布置用于噴射霧滴的噴頭；

在距離所述噴頭下風(fēng)的預(yù)設(shè)位置布置所述安裝支架1，并在所述安裝支架1上設(shè)置多個所述外層管21；

在所述內(nèi)層管22的安裝缺口內(nèi)安裝水敏紙3；

將所述內(nèi)層管22安裝在所述外層管21內(nèi)，旋轉(zhuǎn)所述內(nèi)層管22使所述水敏紙3與外界隔離，并開啟風(fēng)洞和所述噴頭；

在噴頭所噴霧滴達到均勻穩(wěn)定的狀態(tài)后，旋轉(zhuǎn)所述內(nèi)層管22使所述水敏紙3暴露于外界，以使所述水敏紙3收集霧滴；

在所述水敏紙3飽和之前，旋轉(zhuǎn)所述內(nèi)層管22使所述水敏紙3與外界隔離，并關(guān)閉所述風(fēng)洞和所述噴頭；

抽出內(nèi)層管22，并取下所述水敏紙3，對所述水敏紙3進行掃描并根據(jù)掃描結(jié)果分析霧滴漂移空間分布情況。

其中，基于上述蓋片式轉(zhuǎn)動組件的裝置測量風(fēng)洞內(nèi)霧滴漂移空間分布情況的方法包括：

在風(fēng)洞的試驗段內(nèi)布置用于噴射霧滴的噴頭；

在距離所述噴頭下風(fēng)的預(yù)設(shè)位置布置所述安裝支架1，并在所述安裝支架1上設(shè)置多個主要由樞接的兩金屬板組成的轉(zhuǎn)動組件；

在兩金屬板之間設(shè)置水敏紙3，將兩金屬板蓋合，并開啟風(fēng)洞和所述噴頭；

在噴頭所噴霧滴達到均勻穩(wěn)定的狀態(tài)后，旋轉(zhuǎn)其中一個金屬板使所述水敏紙3暴露于外界，以使所述水敏紙3收集霧滴；

在所述水敏紙3飽和之前，將兩金屬板蓋合使所述水敏紙3與外界隔離，并關(guān)閉所述風(fēng)洞和所述噴頭；

旋轉(zhuǎn)其中一個金屬板，并取下所述水敏紙3，對所述水敏紙3進行掃描并根據(jù)掃描結(jié)果分析霧滴漂移空間分布情況。

上述方法能夠在不干擾風(fēng)洞流場的情況下，獲取不同空間位置的霧滴沉積量以及不同粒徑霧滴的空間分布情況，從而更細致的分析霧滴漂移沉積特性。

可理解的是，這里提供的測量風(fēng)洞內(nèi)霧滴漂移空間分布情況的方法具有測量風(fēng)洞內(nèi)霧滴漂移空間分布情況的裝置相同的有益效果，這里不再贅述。同樣的，有關(guān)內(nèi)容的解釋說明、可選實施方法等內(nèi)容也可參考上述相應(yīng)部分，這里不再贅述。

本發(fā)明的說明書中，說明了大量具體細節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實施例可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實踐。在一些實例中，并未詳細示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對本說明書的理解。

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解；其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。