试析脉宽调制型可变量喷雾技术的研究

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1、江苏大学硕士学位论文脉宽调制型可变量喷雾技术的研究姓名：张伟申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：吴春笃20060401江苏大学硕士学位论文摘要该文首先介绍了精确农业及变量喷雾技术在国内外的进展，并特别介绍了脉宽调制型可变量喷雾技术，结合脉宽调制型可变量喷雾的特点，进一步分析了脉宽调制型可变量喷雾技术所存在的问题，根据这些问题作者首先使用电工电子学基础理论设计了一套斩波横流型功率放大电路，并使用EDA技术对该电路进行的仿真模拟，在此基础上设计完成了驱动电路，并将之应用于喷杆喷雾机实验上，采用称重法对其流量性能进行了验证。其次利

2、用CFD软件Fluent对电磁阀内瞬态的流动性能进行了仿真。最后结合所设计装置及雾量分布实验台，对脉宽调制型可变量喷雾的雾量时空分布进行了计算机仿真及实验研究，提出了一套简化的脉宽调制型可变量喷雾的雾量时空分布的数值算法，并在此基础上对几种喷头的雾量时空分布展开了研究，此基础上寻找其雾量时空分布规律。并得出以下结论：1)使用本文所设计斩波恒流型功率放大电路可以将电磁阀的电流上升时间缩短至4．5ms，下降时间缩短至9ms。提高了电磁阀中电磁回路的响应速度。2)使用本文所设计斩波恒流型功率放大电路进行脉宽调制型可变量喷雾作业，当频率不高于5

3、Hz时，流量和占空比之间的关系可近似看作Q=f×Om。；而在实验中频率为6．6Hz，占空比超过60％时流量达到峰值且不再随占空比的变化而变化。流量随着频率的增加而略有增加。3)当电磁阀开启的瞬间，电磁阀出口形成负压区，负压时间约为10ms，会使得在出口处产生气体的回流。4)电磁阀开启过程约存在2ms的开启延时时间，在该时间段内，还会伴随倒吸气体的排放，因此在这个时间段内的雾化质量受到损坏。5)电磁阀开启状态时，除电磁阀开启后和关闭前的瞬间存在压力和流量的激增外，电磁阀出口处压力(即喷头入口压力)等于电磁阀入口压力，此时流量达到峰值流量。

4、6)电磁阀关闭存在着约2ms的关闭延时时间，因此与开启过程一样会产生雾化不完全的过渡过程。7)对于整个周期而言存在约4ms的过渡时间段，但在开启延时和关闭延时中流量的增加和衰减并不是线形的，而是在开启时或者关闭后的～个较短的瞬间陡峭，而在整个开启延时和关闭延时中都是较为接近峰值，并由于关闭延时的存在江苏大学硕士学位论文故平均流量要略高于峰值流量与占空比的成积。8)电磁阁开启和关闭的过程中伴随有涡旋运动的产生、发展和输运的过程。9)脉宽调制可变量喷雾技术中，扇形雾喷头的雾量分布要比圆锥形喷头更加均匀，且实验所用80。扇形雾喷头在高度为50

5、cm时雾量分布达到最均匀，其沉积变异系数CV约为7％，且该喷头距离地面高度在40cm至65cm时安装扇形喷头的喷杆喷雾机其沉积变异系数小于15％，符合实际工作的需要。10)雾量的时空分布可以通过两维正态分布函数进行描述，并且可以采用相邻喷头开启和关闭时间相差180。相位角，或者半个周期的方式优化，优化后的脉宽调制型可变量喷雾的时空雾量分布规律可以归结为以下五条：a)喷杆方向沉积变异系数cV值总是在两喷头之间出现最低，而在两喷头正下方出现极高值。b)而行驶方向的沉积变异系数cV值沿着一定的规律周期性变化，且周期与占空比相关。c)在相同压力

6、的情况下，同一喷头的行驶方向以及喷杆方向沉积变异系数的峰值都是随着车速的上升而上升，而随占空比(即流量)的上升而下降，即车速越慢流量越大，雾量的空间分布越均匀。d)在相同压力下、车速和占空比相同的情况下，1lO。扇形喷头要比80。扇形喷头在时空方向施药都更加均匀，为了确定喷头组合所适应的工作情况，可以使用本文所提供的计算方法，绘制变异系数的变化曲线，寻找最佳工作点。e)在相同压力下，及车速和占空比相同的情况下，行驶方向沉积变异系数及喷杆方向沉积变异系数，在研究范围内(40—60cm)，其峰值总是随高度的升高而降低。关键词：精确农业，变量

7、喷雾，脉宽调制，数值模拟II江苏大学硕士学位论文ABSTRACTWjtIltheintroductionoftheprecisionagficultureanditsdevelopmentintheworld．especiallyinmodulationspraysystem，Authorhasmadetheanalysisontheproblemwhichthemodulationspraysystemisstillfacedon．Firstofall，withthehelpofthebasisknowledgeofelectroni

8、c，aspecialcircusisdesignedinthejob，whichcanbeapprovedtobeusefulbysimulatinginEDAtools．Withthisdrive，ane