一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测装置及方法

本发明涉及农业植物保护机械，特别是涉及一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测装置及方法。

背景技术：

1、中国是农业大国，有害生物多发、频发、重发。施用化学农药防治病、虫、草害是目前最有效防治手段。农药施用方法经多年演变，逐渐归结为液体药剂的喷洒。在农药喷施过程中，部分农药雾滴会被气流所携带向非靶标区域漂移而造成飘失。农药雾滴的飘失所造成的动植物药害、环境污染问题日益突出，目前我国农药的田间利用率仅为20％～40％，而真正对靶标生物发挥作用的农药不到喷雾量的0.03％。

2、使用气吸式防飘喷头是降低农药雾滴飘移概率、实现精准施药的重要技术方式。与普通喷头相比，气吸式防飘喷头具备特殊的文丘里结构，当进行施药作业时，可通过高速液流诱导空气进入液相形成微气泡，以此扩大液滴分布的总体平均尺寸抵御飘移，虽然目前国际上对使用气吸式防飘喷头在提高农药利用率、减少农药残留和降低环境风险等方面的前景和潜力已形成共识，但对气吸式防飘喷头的气液比监测的研究仍处于空白阶段。

3、目前，具有微气泡结构的雾滴内的气体来源尚存在争议，一些学者在对普通扇形喷头进行雾滴结构观测时也发现了微气泡结构的存在。对此，根据众多学者的研究结论，总结了以下几种雾滴内部产生微气泡结构的途径：

4、(1)雾滴内的气体全部来源于文丘里自吸结构从外部环境吸入的空气；

5、(2)药液箱中的空气被药液夹带入喷头，也就是说进入喷头内的液体本身就含有空气；

6、(3)除上述两点外，高速液流通过喷嘴进行雾化时本身就会夹带一些空气进入液滴内部，导致微气泡结构的产生。

7、对此，监测气吸式射流喷头进气口气体流量及雾液量，并对其气液比量化分析，对于明确雾滴内部微气泡结构的来源就显得格外重要。

8、为充分发挥此种类型喷头的防飘、减飘效果，精确监测气吸式防飘喷头进气液比并对其量化分析十分必要，因此亟需一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测装置及方法来解决。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测装置及方法，以解决上述问题，达到精确监测气吸式防飘喷头进气液比并对其量化分析的目的。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测装置，包括组合式卡具，所述组合式卡具内侧套设并连通有气吸式射流防飘喷头，所述组合式卡具的两侧对称固接有两导气管，所述导气管与所述气吸式射流防飘喷头连通，任一所述导气管连通有气流监测部，所述气吸式射流防飘喷头的进液端连通有进液管，所述气吸式射流防飘喷头的喷液口连通有压力监测部，所述气流监测部和所述压力监测部电性连接有信号转换模块，所述信号转换模块电性连接有数据处理部。

4、优选的，所述组合式卡具包括两卡具，两所述卡具固接，所述卡具外侧中部固接有气体进气管，所述气体进气管与所述导气管固接并连通，两所述卡具内固接有密封圈，所述气体进气管的一端与所述气吸式射流防飘喷头连通，任一所述气体进气管远离所述气吸式射流防飘喷头一端与所述监测部连通。

5、优选的，所述气流监测部包括连通管，所述连通管的一端与任一所述导气管连通，所述连通管的另一端连通有气体质量流量计，所述气体质量流量计与所述信号转换模块电性连接。

6、优选的，所述压力监测部包括压力检测模块，所述压力检测模块的进液端与所述气吸式射流防飘喷头的喷气口连通。

7、优选的，所述数据处理部包括监测软件终端，所述监测软件终端与所述信号转换模块电性连接。

8、一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测方法，基于一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测装置，包括以下步骤：

9、s1、将所述组合式卡具套设在所述气吸式射流防飘喷头，使所述组合式卡具的进气口与所述气吸式射流防飘喷头进气端连通；

10、s2、将两所述导气管固接在所述组合式卡具的两侧，所述导气管与所述组合式卡具的进气口连通，任一所述导气管与所述监测部连通；

11、s3、液体经所述气吸式射流防飘喷头喷出，所述气流监测部和所述压力监测部分别获取气体质量流量a1和喷头喷雾压力p；

12、s4、经所述信号转换模块将获取的气体质量流量a1和喷头喷雾压力p传输至所述数据处理部，由所述数据处理部得出气液比。

13、优选的，所述气液比的计算公式为

14、

15、式中，at的单位为kg/s；lt的单位为kg/s。

16、优选的，所述at的计算公式为：

17、v＝a1t

18、

19、式中，

20、a1为气体质量流量，t为时间。

21、优选的，所述lt的计算公式为：

22、

23、

24、式中，s为喷嘴孔径，单位为mm；p为喷雾压力，单位为mpa，q为流量，q为密度，g为阻力加速度，l为管道长度，q、g和l均为常数。

25、本发明具有如下技术效果：使用时，将组合式卡具套设在气吸式射流防飘喷头外侧，组合式卡具两侧的导气管与气吸式射流防飘喷头的进气口连通，任一导气管与气流监测部连通，气吸式射流防飘喷头的喷液口连通有压力监测部，当使用气吸式射流防飘喷头进行喷雾作业时，农药经过进液管进入到文丘里管内并经过扇形喷嘴，经组合式卡具两侧的导气管自动吸入空气，与其中任意导气管连通的气流监测部获取气流流量数据，随后农药经扇形喷嘴喷出，扇形喷嘴设置的压力监测部可以获得农药喷出时的喷出压强数据，气流监测部和压力监测部获取的数据由信号转换模块将数字量转化为模拟量，并由数据处理部处理、汇总和记录，无需建立复杂的数学模型或大型试验场地即可对喷头的进气量进行预测。

技术特征：

1.一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测装置，其特征在于：包括组合式卡具(3)，所述组合式卡具(3)内侧套设并连通有气吸式射流防飘喷头(2)，所述组合式卡具(3)的两侧对称固接有两导气管(1)，所述导气管(1)与所述气吸式射流防飘喷头(2)连通，任一所述导气管(1)连通有气流监测部，所述气吸式射流防飘喷头(2)的进液端连通有进液管(4)，所述气吸式射流防飘喷头(2)的喷液口连通有压力监测部，所述气流监测部和所述压力监测部电性连接有信号转换模块(6)，所述信号转换模块(6)电性连接有数据处理部。

2.根据权利要求1所述一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测装置，其特征在于：所述组合式卡具(3)包括两卡具(302)，两所述卡具(302)固接，所述卡具(302)外侧中部固接有气体进气管(303)，所述气体进气管(303)与所述导气管(1)固接并连通，两所述卡具(302)内固接有密封圈(301)，所述气体进气管(303)的一端与所述气吸式射流防飘喷头(2)连通，任一所述气体进气管(303)远离所述气吸式射流防飘喷头(2)一端与所述监测部连通。

3.根据权利要求2所述一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测装置，其特征在于：所述气流监测部包括连通管(8)，所述连通管(8)的一端与任一所述导气管(1)连通，所述连通管(8)的另一端连通有气体质量流量计(5)，所述气体质量流量计(5)与所述信号转换模块(6)电性连接。

4.根据权利要求1所述一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测装置，其特征在于：所述压力监测部包括压力检测模块，所述压力检测模块的进液端与所述气吸式射流防飘喷头(2)的喷气口连通。

5.根据权利要求1所述一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测装置，其特征在于：所述数据处理部包括监测软件终端(7)，所述监测软件终端(7)与所述信号转换模块(6)电性连接。

6.一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测方法，基于权利要求1-5任一项所述一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测装置，其特征在于：包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测方法，其特征在于：所述气液比的计算公式为

8.根据权利要求7所述一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测方法，其特征在于：所述at的计算公式为：

9.根据权利要求7所述一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测方法，其特征在于：所述lt的计算公式为：

技术总结
本发明涉及农业植物保护机械技术领域，特别是涉及一种农用气吸射流防飘喷头气液比监测装置及方法，包括组合式卡具，组合式卡具内侧套设并连通有气吸式射流防飘喷头，组合式卡具的两侧对称固接有两导气管，导气管与气吸式射流防飘喷头连通，任一导气管连通有气流监测部，气吸式射流防飘喷头的进液端连通有进液管，气吸式射流防飘喷头的喷液口连通有压力监测部，气流监测部和压力监测部电性连接有信号转换模块，信号转换模块电性连接有数据处理部。本发明可以达到精确监测气吸式防飘喷头进气液比并对其量化分析的目的。

技术研发人员：胡军,刘昶希,李宇飞,李庆达,赵胜,张伟
受保护的技术使用者：黑龙江八一农垦大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13