一种声学杀灭虫卵的声波频率确定方法

本发明属于声波灭虫领域，尤其涉及一种声学杀灭虫卵的声波频率确定方法。

背景技术：

1、目前，随着人们对身体健康的重视，绿色、环保的健康饮食已日益成为关注焦点。传统农业生产中，以农药为主的植物虫害杀灭手段造成的对人体长期、隐蔽而持续的伤害问题，以及环境污染、生态破坏问题日益突显，发展具有绿色环保、对生命健康无害、不破坏生态的植物虫害物理防治技术将成为未来虫害防治的重要技术。

2、植物虫害物理防治技术中，声波杀灭虫卵已被证实是一种有效的技术手段。声波杀灭虫卵的基本原理是通过声波作用于虫卵，通过声波的振动、空化等效应的物理作用破坏虫卵的组织结构，使其丧失孵化能力，达到杀灭虫卵的目的。声波杀灭虫卵方法与农药灭虫方法相比，具有无农药残留、无持续环境污染、不破坏生态等显著优势。而目前声波杀灭虫卵的主要问题在于作用时间长，往往要几十甚至上百分钟的持续声波作用才能将虫卵全部杀死，这种低效率的作用方式限制了声波杀灭虫卵的技术发展与实际应用。目前声波杀灭虫卵方法效率低的主要原因在于目前的技术手段主要通过声波扫频或根据经验确定一个声波频率来杀灭虫卵，未能确定对虫卵最为有效的声波频率来达到高效杀灭虫卵的目的。

3、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

4、现有的声波杀虫方法由于扫频方式在共振频率处作用时间短、固定频率作用时靠经验很难准确固定在共振频率处，从而导致杀灭虫卵效率低下。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种声学杀灭虫卵的声波频率确定方法。

2、本发明是这样实现的，一种声学杀灭虫卵的声波频率确定方法，所述声学杀灭虫卵的声波频率确定方法包括：

3、系统开机后，向虫卵分布的植物叶面发射光束，并利用相机拍摄包含光束点和虫卵的图像；计算光束点中像素点对应的实际距离以及虫卵的尺寸参数、体积及质量，进而计算虫卵的共振频率，根据共振频率以固定频率和扫频两种方式对虫卵进行灭杀。

4、进一步，所述向虫卵分布的植物叶面发射光束的具体过程为：

5、系统开启后，向虫卵分布的植物叶面上以不小于80°的角度发射两道固定距离为l的光束，每道光束在叶面上的投影为圆形、方形等规则形状的光点，光点的直径或边长尺寸小于虫卵直径的1/2，且光束距离l大于虫卵直径的10倍以上。

6、进一步，所述相机拍摄包含光束点和虫卵的图像的具体过程为：

7、通过相机正对植物叶片表面拍摄包含两个光束点、虫卵的图像，确保虫卵、平行点光源在植物叶片上形成的两个光点在拍摄视场范围内。

8、进一步，所述实际距离的计算过程为：

9、在图像中测量两个光点的中心距离d，以及中心连线光点包含的像素点数n，并通过l/n计算出每个像素点对应的实际距离δd＝l/n；

10、所述中心距离d测量的是光点形心间的距离。

11、进一步，所述虫卵的尺寸参数的计算过程为：

12、在图像中选择虫卵1～3个，测量虫卵的尺寸参数；对于球形虫卵，测量虫卵在图像中的半径包含的像素点，并以平均半径包含的像素点值nc乘以δd得到虫卵半径r；对于椭球形虫卵，测量虫卵投影在叶片上图像的椭圆的长半轴和短半轴所包含的像素点，并分别以这些虫卵的长半轴和短半轴尺寸的平均像素点值na、nb乘以δd计算出长半轴尺寸a和短半轴尺寸b。

13、进一步，所述虫卵的体积及质量的计算过程为：

14、对于球形虫卵，通过得到体积v，对于椭球形虫卵通过计算虫卵体积v，通过虫卵密度ρ以公式m＝ρv计算得到虫卵的质量m；

15、所述虫卵密度ρ为虫卵壳内的液态物质密度，或虫卵的质量除以体积的平均密度。

16、进一步，所述虫卵的共振频率的计算过程为：

17、通过虫卵内液态物质的弹性系数k，以公式计算出虫卵共振频率fr；

18、或在ansys、comsol商业软件中建立虫卵的仿真模型，通过有限元方法计算出虫卵的共振频率fr。

19、进一步，所述固定频率为向虫卵区域发射频率为fr的固定频率声波；所述扫频为以一个不大于0.2的非负常数σ确定的频率范围(1-σ)fr～(1+σ)fr内的扫频声波。

20、本发明的另一目的在于提供一种实施所述声学杀灭虫卵的声波频率确定方法的声学杀灭虫卵的声波频率确定系统，所述声学杀灭虫卵的声波频率确定系统包括：

21、光源模块，用于向植物叶片表面发射光束；

22、拍摄模块，用于利用相机正对植物叶片表面拍摄包含两个光束点、虫卵的图像；

23、计算模块，用于计算光束点中像素点对应的实际距离以及虫卵的尺寸参数、体积及质量，和虫卵的共振频率；

24、处理模块，用于以固定频率和扫频两种方式对虫卵进行灭杀。

25、本发明的另一目的在于提供一种实施所述声学杀灭虫卵的声波频率确定方法的声学杀灭虫卵的声波频率确定装置，所述声学杀灭虫卵的声波频率确定装置由点光源、相机、图像处理器组成；

26、所述声学杀灭虫卵的声波频率确定装置的处理过程为：

27、选择带有虫卵的植物叶片作为测量虫卵尺寸的对象；以光线始终平行且距离为l的两个点光源，用于向植物叶片表面发射光束，点光源在植物叶片上形成的两个光点为规则的圆形、方形或多边形，光点的直径或边长尺寸小于虫卵直径的1/2，两个光点的距离l大于虫卵直径的10倍以上；所述相机用于将含有虫卵、光点的植物叶片区域形成图像；图像处理器，用于对所述图像进行处理，计算得到杀灭虫卵的声波频率。

28、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

29、本发明根据图像测量的虫卵特征尺寸计算出虫卵的共振频率，并将其作为杀灭虫卵的声波频率，从而提出了一种声学杀灭虫卵的声波频率确定方法。由于具有与虫卵共振频率相同频率的声波可以引起虫卵的持续共振，这种持续共振将使得虫卵被声波破坏的效果大幅加强，由此可以非常显著地解决传统声波杀灭虫卵由于扫频方式在共振频率处作用时间短、固定频率作用时靠经验很难准确固定在共振频率处导致的杀灭虫卵效率低下的问题。

30、本发明公开的方法可以根据待杀灭虫卵的尺寸特征现场确定杀灭虫卵的最佳声波频率，显著提升声波杀灭虫卵的效率，推进声波杀灭虫卵技术的发展与实际应用进程。

31、本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：在声波灭虫的应用场景下，本发明利用与虫卵共振频率相同频率的声波进行灭虫，解决了传统方法存在的问题同时有效增强驱虫灭虫效果，为未来高效杀虫提供新的思路，具有一定的实用价值和商用价值。

32、本发明的技术方案解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：传统的声波杀灭虫卵方法主要通过声波扫频或根据经验确定一个声波频率来杀灭虫卵，未能确定对虫卵最为有效的声波频率来达到高效杀灭虫卵的目的，效率低，而本发明公开了声学杀灭虫卵的声波频率确定方法，根据待杀灭虫卵的尺寸特征确定用于杀灭虫卵的声波最佳频率，以固定频率和扫频的方式进行灭虫，克服了传统方法效率低下的技术难题。