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1、农药喷雾液滴尺寸和速度测量方法2011年5月农机化研究第5期农药喷雾液滴尺寸和速度测量方法邓巍,孟志军,陈立平,王秀,郭建华,陈天恩,徐刚,张瑞瑞(国家农业信息化工程技术研究中心,北京100097)摘要:测量和控制喷雾液滴的粒径和速度对于农业施药过程的优化和提高药液沉积率具有重要的作用.为此,概述了目前国内外已有的雾滴粒径和速度的测量方法,并从测量系统组成,测量原理和测量方法等方面,着重介绍了既可测量雾滴粒径,又可测量雾滴速度的,高测量精度的三维多普勒激光粒子动态分析仪(Phase—DopplerPart
2、icleDynamicAnalyzer,PDA)和粒子/雾滴图像分析仪(Particle/DropletImageAnalysis,PDIA).关键词:喷雾液滴;粒径;速度;测量中图分类号:S491文献标识码:A文章编号:1003—188X(2011J05—0026—050引言农业喷施涉及实现具有一定雾滴粒径和速度的喷雾.测量和控制这些参数的分布非常重要,因为这些参数是影响雾滴轨迹及其与靶标相互作用的重要因素.特定农药的效力常常取决于雾滴粒径¨』.好的,均匀的靶标覆盖率通常是用小雾滴获得的,提高雾滴在靶体
3、植物上沉积率的方法是减小雾滴粒径谱,同时增大雾滴速度,其中增加雾滴细度尤为重要.然而,较大雾滴可以较长时间保持其动量,因此不易受侧风的干扰,不易形成飘移.因此,一个理想的喷雾是包含较窄的雾滴谱,既没有很粗的雾滴,又没有过细的雾滴.增加或保持喷雾液滴速度以及相应的动量和动能可以减小喷雾漂移,并提高树冠渗透以及沉积率.液滴在喷孔和目标树冠间的传输时间与液滴速度成反比,缓慢移动的液滴会在喷束和庄稼外冠之间的区域运动很长时间,就像Zhu等人的研究结果,雾滴在空中停留时间增加会增加被周围的风吹走的可能性_3j.另外
4、,液滴在目标上的沉积效率,尤其是小液滴的沉积效率,会随着液滴速度的增加而显着增加.对于我国现阶段,喷施农药时对喷雾液滴的大小,速度和数量没有严格要求,有些喷头质量较差,喷雾液滴粗大,使得单位面积用液量过大,大部分药液从靶标上流失,降低了防治效果.施药喷雾粒径和速度是决定喷雾质量的关键因素,应引起足够重视,加收稿日期:2010一O8—10基金项目:国家"863"计划项目(2010AAIOA301)作者简介:邓巍(1969～),女,乌鲁木齐人,副研究员,博士,(Email)dengw@nerclta.org.
5、cn.?26?大力度建设雾滴粒径和速度的测试平台.本文将概述目前国内外已有的雾滴粒径和速度的测量方法,并着重介绍既可测量雾滴粒径,又可测量雾滴速度的,高测量精度的粒子动态分析仪(Drop—letDynamicAnalyzer)和粒子/雾滴图像分析仪(Pani.cle/DropletImageAnalysis,PDIA).1喷雾液滴粒径和速度测量方法1.1粒径测量方法雾滴尺寸测量的准确性与雾滴采样的方法以及测量仪器的精度均有很大的关系.理想的雾滴尺寸测量方法应达到:采样和测量迅速;在整个被测范围内,能获得良
6、好的雾滴尺寸分辨率;能适应液体雾化区和周围空气特性的变化;在测量过程中不干扰雾化过程或喷雾特性;测量方便,经济性好.目前,国内外已开发了大量的测量雾滴尺寸的方法,各有其优缺点,关键是要找到一种能满足特定领域需要的测量方法.Tayali和Bates综述了一系列可用来测量多相流体中的粒子,雾滴或气泡尺寸的光学方法;Sidahmed和Yates利用PMS—FSSP探头测量农用喷头喷雾液滴尺寸分布J.LeeGDodge用6类雾滴尺寸测量仪器(包括PMS,Malvem激光粒谱仪,AerometricsPDPA,Be
7、te雾滴分析仪等)对两类喷头进行了对比测试J.结果表明,用不同仪器测量存在的系统误差超过了同一喷头在不同时间进行测量所造成的再现性误差.目前较普遍应用的雾滴尺寸测量原理归纳起来有3类:①机械方法.如将雾滴冷冻或冷却成固体颗粒进行测量,以及利用不同尺寸雾滴的运动惯性和速度差异特性来区分雾滴尺寸范围等.②电气方法.2011年5月农机化研究第5期如充电线法(Charged—wire)和热线法(Hot—wire).③光学方法.如利用雾滴的一些物理特性(光强,相差,荧光和极化等)进行测量,高速摄影,激光全息,激光多
8、普勒,激光图像化和扫描技术等.通常光学测量系统价格昂贵,且使用调试比较繁琐,但相对来说精度比较高.在我国的喷雾技术研究中,由于受到测量设备研发水平和经济条件的制约,除部分采用Malvern激光粒谱仪和PDA激光多普勒测粒测速仪外,两种简便的机械方法应用甚广.但这两种机械方法,雾滴采集后,通常通过光学显微镜进行雾滴尺寸测定,工作强度大,且准确性较差.1.2粒子速度测量方法喷雾速度的测量方法主要有以下几种.1)热线热膜流速仪.热线
