专利名称：水平雾量分布测试装置及其测试方法
技术领域：
本发明涉及一种水平雾量分布测试装置及其测试方法，用于喷雾机械水平雾量分布均勻性测试，属于农业工程测试计量技术领域。
背景技术：
雾量分布均勻性是指喷雾机械作业过程中雾滴在靶标上沉积分布的均勻性，是衡量喷雾机械作业性能的重要指标。雾量分布均勻性的快速、精确检测对提高喷雾机械检测技术水平、优化喷雾机械作业参数和提高喷雾机械设计水平都具有重要意义。JB/T9782-1999《植保机械通用试验方法》和JB/T9805. 2-1999《喷杆式喷雾机试验方法》中规定可采用水平集雾槽收集雾滴以进行水平雾量分布均勻性的测试。专利号为 ZL200520077300.6、名称为“喷头综合性能精密试验台”和文献“喷头综合性能精密测试试验台的研制”(柳平增，丁为民，等·江苏大学学报(自然科学版)，2006，Vol27(5):388-391) 中均公开了一种喷头综合性能精密试验台，都采用水平集雾槽收集雾滴。但这两种试验台的缺陷是水平集雾槽只能提供雾滴在条带状区域上的一维累积分布信息，而雾滴在水平靶标上的分布是一种二维分布，因此，无法全面反映雾滴在靶标上的沉积分布情况。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足而提供一种水平雾量分布测试装置及该装置的测试方法，采用水平集雾盒阵列实现雾滴沉积区域的二维网格状划分，实现二维水平雾量分布信息的自动测试。本发明的水平雾量分布测试装置采用如下技术方案具有机架、非接触式液位检测装置、分区吸液式自动排液系统、控制系统、横向移位机构和纵向移位机构；分区吸液式自动排液系统具有真空泵、主分支吸液管路和垂直移位机构；纵向移位机构设在横向移位机构上，垂直移位机构连接横向移位机构，每套所述移位机构均包含直线导轨、移位工作台、移位元件、驱动装置和行程限位装置，机架上固设水平集雾盒阵列，水平集雾盒阵列由若干个方形集雾盒按行列矩阵形式无间隙地排列而成，水平集雾盒阵列的正下方布置有集液单元阵列，集液单元阵列成行列矩阵式排列，与水平集雾盒阵列的行、列数相同和行、列距相等，非接触式液位检测装置是激光式液位传感器或超声波式液位传感器，固设在纵向移位机构上，顺序定位在集液单元阵列的各个集液单元上；分支吸液管排成一列，总数与集液单元阵列的行数相等，且间距与集液单元阵列的行距相同，分支吸液管与非接触式液位检测装置之间的横向距离为集液单元阵列的列距的整数倍；所述控制系统包括CPU最小系统，CPU最小系统通过脉冲信号输出接口串接第一光电隔离单元，第一光电隔离单元分别连接横向、纵向、垂直移位驱动元件控制器；CPU最小系统通过积分解码器接口串接第二光电隔离单元，第二光电隔离单元分别连接横向、纵向位移指示编码器；CPU最小系统通过开关量信号并行输入接口串接第三光电隔离单元，第三光电隔离单元的输入分别是两个横向、 纵向、垂直移位行程限位装置的行程限位信号；在横向移位驱动装置中设置有两个第一中间控制继电器，两个第一中间控制继电器的主触点都串接在横向移位驱动元件的电源回路中，两个横向移位行程限位装置的动作触点分别串接在两个第一中间控制继电器的线圈回路中；在纵向移位驱动装置中设置有两个第二中间控制继电器，其辅助触点分别作为两个纵向移位行程限位装置的动作指示信号；在垂直移位驱动装置中设置有两个第三中间控制继电器，其辅助触点分别作为两个垂直移位行程限位装置的动作指示信号；CPU最小系统通过A/D转换接口串接信号调理电路，信号调理电路的输入为非接触式液位检测装置的输出信号；CPU最小系统通过开关量信号并行输出接口串接固态继电器，通过开关量信号并行输入接口串接中间继电器，固态继电器的输出和中间继电器的输入都连接真空泵的电气控制线路，CPU最小系统通过开关量信号并行输出接口串接固态继电器组，固态继电器组的输出连接电磁阀组的电气控制线路，CPU最小系统通过开关量信号并行输出接口连接系统工作状态指示装置，通过人机对话接口连接LCD显示器、键盘和按键，通过异步串行通讯接口和第四光电隔离单元连接RS485收发器。本发明水平雾量分布测试装置的测试方法具有如下步骤，1)液位预检测在雾量分布测试之前，由控制系统控制垂直移位工作台上升或降低至最高、最低位置，控制横向、 纵向移位驱动元件使非接触式液位检测装置定位于水平集雾盒阵列每列、每行水平集雾盒的正上方，并采集非接触式液位检测装置的输出信号，将其转换为集液量并存储，完成一次集液单元阵列的集液量巡检，并记录预检测结果，作为各集液单元的初始液位；2)集雾以水平集雾盒阵列为雾滴沉积平面进行相应时间和过程的喷雾，水平集雾盒阵列将各区域沉积的雾滴收集入相应的集液单元；3)集液量检测再进行一次集液单元阵列的集液量巡检，CPU最小系统自动计算两次集液量检测结果之差，并以两次检测结果之差作为各集液单元的最终集液量；4)排液采用分区吸液式自动排液系统排掉各集液单元中的集液，为下一次雾量分布测试做准备；5)雾量分布信息处理CPU最小系统整理雾量分布测试结果，获得二维雾量分布信息，并存储或传输。与现有技术相比，本发明具有以下优点
1、广泛应用于各种喷雾机械水平雾量分布均勻性的自动测试，获取水平靶标上的二维雾量沉积分布信息。2、可实现集液单元阵列的集液量快速自动巡检，且仅需要1套非接触式液位检测装置，既可大幅度节省硬件成本，又减小了传感器标定工作量。3、可实现集液单元阵列的快速自动排液，且仅需要1个真空泵、1套主分支吸液管路和少量电磁阀，集液单元可使用标准系列量筒，可大幅度节省硬件成本。
图1是本发明的水平雾量分布测试装置的结构示意图； 图2是图1的俯视图3是图1的局部放大图； 图4是图3的俯视图5是分区吸液式自动排液系统的结构示意图； 图6是图5的俯视图； 图7是图5的左视图；图8是水平雾量分布测试装置进行同步检测排液时的状态示意图； 图9是水平雾量分布测试装置横向移位工作台进行横向移位时的状态示意图； 图10是水平雾量分布测试装置控制系统实施例的组成原理框图。以上的图中有1.机架，2.同步带带轮，3.集液单元支撑架，4.水平集雾盒支撑架，5.同步带，6.横向移位直线导轨，7.水平集雾盒阵列，8.集液单元阵列，9.纵向移位直线导轨，10.纵向移位工作台，11.纵向移位螺母，12.纵向移位丝杠，13.横向移位工作台，14.横向移位驱动滑块，15.垂直移位直线定导轨，16.垂直移位齿轮，17.垂直移位齿条，18.主管分配器，19.垂直移位工作台，20.吸液主管，21.真空泵，22.排液管，23.支管电磁阀，24.支管分配器，25.分支吸液管，26.垂直移位动导轨，27.非接触式液位检测装置，28.垂直移位驱动装置，29.纵向移位驱动装置，30.横向移位驱动装置，31.控制系统， 32.齿轮轴，33.同步带带轮轴。
具体实施例方式如图1-4所示，水平雾量分布测试装置主要由水平集雾盒阵列7、集液单元阵列8、 非接触式集液量自动巡检系统、分区吸液式自动排液系统、控制系统31和机架1等部分组成。水平集雾盒阵列7按二维网格划分雾滴沉积区域，收集各网格内沉积的雾滴，并将其导流入集液单元阵列8中对应的集液单元。非接触式集液量自动巡检系统中设有平面坐标移位机构和非接触式液位检测装置27，可实现集液单元阵列8的集液量自动巡检。分区吸液式自动排液系统中设有真空泵21和主分支吸液管路，可对逐个支路逐个区域地完成集液单元的自动排液。控制系统31则控制水平雾量分布测试装置的各部分协调运行，顺序进行集雾、检测、排液和雾量分布信息处理，并最终完成二维雾量沉积分布信息的测量。水平集雾盒阵列7由若干个方形集雾盒按行列矩阵形式无间隙地排列而成，从而实现雾滴沉积区域的二维网格状划分。方形集雾盒边长50mnTl00mm、高度40mnTl00mm、底部设有直径8mnT30mm的排液孔和导流管。方形集雾盒收集各网格内沉积的雾滴，并将其导流入对应的集液单元。水平集雾盒阵列7固定在水平集雾盒支撑架4上，水平集雾盒支撑架4则固定在机架1上。集液单元阵列8也成行列矩阵式排列，且与水平集雾盒阵列7行、列数相同，行、列距相等，集液单元与方形集雾盒一一对应。集液单元阵列8布置在水平集雾盒阵列7的正下方，由集液单元支撑架3支撑并固定，集液单元支撑架3则固定在机架1上。集液单元可采用普通系列的量筒。非接触式集液量自动巡检系统由平面坐标移位机构和非接触式液位检测装置27 组成。平面坐标移位机构由移位方向相互垂直的横向移位机构和纵向移位机构组成。横向移位机构由横向移位直线导轨6、横向移位工作台13、横向移位驱动滑块14、同步带5、同步带带轮2、同步带带轮轴33和横向移位驱动装置30组成。横向移位直线导轨6和横向移位驱动装置30固定安装在机架1上，横向移位工作台13浮动安装在横向移位直线导轨6上。 横向移位驱动滑块14夹装在同步带5上，并与横向移位工作台13固定连接。同步带带轮2 固定安装在同步带带轮轴33上，带轮轴33则通过轴承(图中未示出)安装在机架1上。在横向移位驱动装置30的驱动下，同步带5可通过横向移位驱动滑块14带动横向移位工作台13在横向移位直线导轨6上作直线往复运动。纵向移位机构由纵向移位直线导轨9、纵向移位工作台10、纵向移位螺母11、纵向移位丝杠12和纵向移位驱动装置四组成。纵向移位直线导轨9和纵向移位驱动装置四固定安装在横向移位工作台13上，纵向移位工作台10浮动安装在纵向移位直线导轨9上。纵向移位螺母11固定在纵向移位工作台10上， 并与纵向移位丝杠12组成丝杠螺母运动副。纵向移位丝杠12通过轴承(图中未示出)安装在横向移位工作台13上。在纵向移位驱动装置四的驱动下，纵向移位丝杠12可通过纵向移位螺母11带动纵向移位工作台10在纵向移位直线导轨9上作直线往复运动。非接触式液位检测装置27可采用激光式液位传感器或超声波式液位传感器，固定安装在纵向移位工作台10上。横向移位驱动装置30和纵向移位驱动装置四可采用步进电动机或伺服电动机作为驱动元件。横向移位工作台13沿集液单元阵列8的行向作直线往复运动，纵向移位工作台10沿集液单元阵列8的列向作直线往复运动。通过平面坐标移位机构的纵、横向移位，非接触式液位检测装置27可顺序定位到集液单元阵列8的各个集液单元上，并自动检测其集液量，从而实现集液单元阵列8的集液量自动巡检。如图1-7所示，分区吸液式自动排液系统由排液管22、真空泵21、主分支吸液管路和垂直移位机构等组成。主分支吸液管路由吸液主管20、主管分配器18、吸液支管(图中未标出)、支管电磁阀23、支管分配器M和分支吸液管25等组成。排液管22连接真空泵21 的出流口，真空泵21的入流口连接吸液主管20;真空泵21具有带气吸液能力，可采用水环式真空泵；主管分配器18和支管分配器M均具有一个汇流口和多个并行的支流口，主管分配器18的汇流口连接吸液主管20，主管分配器18的每个支流口均连接一个吸液支管，每个吸液支管上均串联一个支管电磁阀23 ；支管分配器M的汇流口连接吸液支管，支管分配器 24的每个支流口均连接一个分支吸液管25 ；分支吸液管25的外径为5mnTl2mm ；所有分支吸液管25都排成一列，总数与集液单元阵列8的行数相等，且间距与集液单元阵列8的行距相同。垂直移位机构由垂直移位直线定导轨15、垂直移位动导轨沈、垂直移位工作台 19、垂直移位齿条17、垂直移位齿轮16、齿轮轴32和垂直移位驱动装置28等组成。垂直移位直线定导轨15和垂直移位驱动装置观固定安装在横向移位工作台13上，将垂直移位机构与横向移位机构相连；垂直移位齿轮16安装在齿轮轴32上，齿轮轴32通过轴承(图中未示出)安装在横向移位工作台13上；垂直移位动导轨沈和垂直移位齿条17固定安装在垂直移位工作台19上；垂直移位动导轨沈和垂直移位直线定导轨15组成一对滑动副；垂直移位齿条17则与垂直移位齿轮16组成一对齿轮传动副；在垂直移位驱动装置观的驱动下，垂直移位齿轮16可通过垂直移位齿条17驱动垂直移位工作台19沿垂直移位直线定导轨15作上下往复运动。垂直移位驱动装置观可采用步进电动机或伺服电动机作为驱动元件。主管分配器18、吸液支管、支管电磁阀23、支管分配器M和分支吸液管25都固定安装在垂直移位工作台19上，可随垂直移位工作台19 一起上下运动，且分支吸液管25与非接触式液位检测装置27之间的横向距离为集液单元阵列8的列距的整数倍。吸液主管20采用可弯曲卷绕的软管，以适应主管分配器18与真空泵21之间的距离变化。如图8所示，对集液单元阵列8的集液量巡检和排液可同步进行。在检测某一列 (以下称A列)集液单元的集液量时，可同时对已检测完集液量的另一列(以下称B列)集液单元进行排液。此时，垂直移位工作台19在垂直移位齿轮16的驱动下已降低到最低位置， 每根分支吸液管25都穿过水平集雾盒阵列7的某个方形集雾盒的排液孔和导流管插入到一个对应的集液单元中，且分支吸液管25的进液口与集液单元底面之间仍留有3mnT5mm的间隙。通过控制系统31控制纵向移位驱动装置四，驱动纵向移位工作台10沿纵向移位直线导轨9平移，使非接触式液位检测装置27先后顺序定位于A列的各个集液单元上，并穿过相应方形集雾盒的排液孔及其导流管内腔检测各个集液单元的集液量。与此同时，通过控制系统31启动真空泵21，并控制各个支管电磁阀23顺序开启，逐个支路地完成B列集液单元的自动排液。如图9所示，为水平雾量分布测试装置横向移位工作台进行横向移位时的状态。 此时，垂直移位工作台19在垂直移位齿轮16的驱动下已抬升到最高位置，分支吸液管25 的最低端与水平集雾盒阵列7的上表面之间至少保持5mm的间隙。通过控制系统31控制横向移位驱动装置30，驱动横向移位工作台13沿横向移位直线导轨6平移，使非接触式液位检测装置27定位到集液单元阵列8中尚未进行集液量检测的某一列集液单元上，或使分支吸液管25定位到集液单元阵列8中已进行了集液量检测但尚未排液的某一列集液单元上。图10所示为水平雾量分布测试装置控制系统31的组成原理框图。控制系统31 为一个单片机测控系统，控制系统31可采用PLC、单片机测控系统、基于工控机的DCS系统或基于笔记本电脑的DCS系统，其功能模块主要包括电气控制线路、接收移位信息的编码器信号输入接口或脉冲信号输入接口、接收液位信号的A/D转换接口、控制驱动元件的脉冲信号输出接口、控制真空泵等的开关量信号输出接口、接收状态信号的开关量信号输入接口、传输集液量测试数据的通讯接口、系统工作状态指示控制接口和人机对话接口等， 对步进电机驱动装置可采用开环位置控制，对伺服电机驱动装置则采用闭环位置控制。由 CPU最小系统通过脉冲信号输出接口串接第一光电隔离单元，第一光电隔离单元分别连接横向、纵向、垂直移位驱动元件控制器；横向移位驱动元件控制器安装在机架1上，纵向、垂直移位驱动元件控制器安装在横向移位工作台13上；CPU最小系统根据各移位工作台的移位需要，控制脉冲信号输出接口输出一定频率和数量的脉冲信号，经第一光电隔离单元后， 通过横向、纵向、垂直移位驱动元件控制器分别控制横向移位驱动装置30、纵向移位驱动装置四、垂直移位驱动装置观中的步进电动机或伺服电动机的转向和转角，从而驱动横向移位工作台13、纵向移位工作台10、垂直移位工作台19实现相应的位移。CPU最小系统通过积分解码器接口串接第二光电隔离单元，第二光电隔离单元分别连接横向、纵向位移指示编码器；横向、纵向位移指示编码器的输出为脉冲信号，经第二光电隔离单元后，通过积分解码器接口将位移信息输入到CPU最小系统；其中，横向位移指示编码器的壳体固定安装在机架1上，其转轴与同步带带轮轴33同轴连接，用于测试横向移位工作台13在横向移位直线导轨6上的累计滑动位移量；纵向位移指示编码器的壳体固定安装在横向移位工作台13上，其转轴与纵向移位丝杠12同轴连接，用于测试纵向移位工作台10在纵向移位直线导轨9上的累计滑动位移量。CPU最小系统通过开关量信号并行输入接口串接第三光电隔离单元，第三光电隔离单元的输入分别是两个横向移位行程限位装置(图中未示出)、两个纵向移位行程限位装置(图中未示出)和两个垂直移位行程限位装置(图中未示出)输出的行程限位信号。在横向移位驱动装置30中设置有两个第一中间控制继电器(图中未示出)，两个第一中间控制继电器的主触点都串接在横向移位驱动元件的电源回路中，而两个横向移位行程限位装置的动作触点则分别串接在两个第一中间控制继电器的线圈回路中，当横向移位工作台13碰触到某个横向移位行程限位装置而使其触点动作时，对应的第一中间控制继电器的线圈回路被切断，其主触点随即断开，从而切断横向移位驱动元件的电源回路，横向移位工作台13 停止移动，两个第一中间控制继电器的辅助触点可分别作为两个横向移位行程限位装置的动作指示信号。类似地，在纵向移位驱动装置四中设置有两个第二中间控制继电器，其辅助触点可分别作为两个纵向移位行程限位装置的动作指示信号；在垂直移位驱动装置观中设置有两个第三中间控制继电器，其辅助触点可分别作为两个垂直移位行程限位装置的动作指示信号(即行程限位信号)。行程限位信号是开关量信号，都经第三光电隔离单元后， 通过开关量信号并行输入接口输入到CPU最小系统。CPU最小系统通过A/D转换接口串接信号调理电路，信号调理电路的输入为非接触式液位检测装置27的输出信号；非接触式液位检测装置27可选用激光式液位传感器或超声波式液位传感器，其输出信号一般为Γ20πιΑ的模拟量信号；非接触式液位检测装置27 的输出信号经信号调理电路调理后，由A/D转换接口转换为数字量，然后输入到CPU最小系统并换算为集液量。CPU最小系统还通过开关量信号并行输出接口串接固态继电器，通过开关量信号并行输入接口串接中间继电器，固态继电器的输出和中间继电器的输入都连接真空泵的电气控制线路，真空泵电气控制线路再连接真空泵的电机(图中未示出)；真空泵电气控制线路对真空泵电机进行控制和保护，其中主要包括电机保护用塑壳式断路器(图中未示出)和交流接触器(图中未示出)等器件；CPU最小系统控制开关量信号并行输出接口输出真空泵启/停控制信号，控制固态继电器输入级的通断，固态继电器的输出级再控制交流接触器线圈回路的通断，最终实现交流接触器主回路(即真空泵电机电源回路)的通断，从而实现真空泵的启/停控制；通过塑壳式断路器的辅助触点还可获知真空泵电机及真空泵电气控制线路的短路和过载故障信号；塑壳式断路器的辅助触点串接在中间继电器的线圈回路中，中间继电器的触点则串接在开关量信号并行输入接口的某一个输入支路中；当真空泵电机或真空泵电气控制线路出现短路或过载故障时，其辅助触点动作，使中间继电器的线圈回路状态和触点状态改变，该状态信号经开关量信号并行输入接口输入到CPU最小系统。CPU最小系统还通过开关量信号并行输出接口串接固态继电器组，固态继电器组的输出连接电磁阀组的电气控制线路，电气控制线路再连接电磁阀组；电磁阀组电气控制线路主要包括各个电磁阀的配电线路和熔断器(图中未示出)；CPU最小系统控制开关量信号并行输出接口输出电磁阀控制指令，控制电磁阀组中各个固态继电器输入级的通断，各个固态继电器的输出级再对应控制各个电磁阀的通断，从而实现电磁阀组内各个电磁阀的通/断控制。此外，CPU最小系统还通过开关量信号并行输出接口连接系统工作状态指示装置， 通过人机对话接口连接IXD显示器、键盘和按键，通过异步串行通讯接口和第四光电隔离单元连接RS485收发器。CPU最小系统通过开关量信号并行输出接口输出控制信号，控制系统工作状态指示装置指示相应的系统状态；通过人机对话接口控制LCD显示相应的显示内容，并接收键盘和按键输入；通过异步串行通讯接口扩展RS485接口，以实现测试数据的通讯传输。
如图1、2、纩10所示，水平雾量分布测试过程按下列步骤执行
1、集液量预检测在雾量分布测试之前，由控制系统31控制垂直移位工作台上升或降低至最高、最低位置，控制横向、纵向移位驱动元件使非接触式液位检测装置27定位于水平集雾盒阵列7每列、每行水平集雾盒的正上方，并采集非接触式液位检测装置27的输出信号，将其转换为集液量并存储，完成一次集液单元阵列8的集液量巡检，并记录检测结果，作为各集液单元的初始液位；具体是
1. 1、CPU最小系统通过脉冲信号输出接口向垂直移位驱动元件控制器输出一定频率和数量的脉冲，控制垂直移位驱动装置观驱动垂直移位工作台19升高，并通过开关量信号并行输入接口监测垂直移位行程限位装置的状态，直至第一垂直移位行程限位装置动作，垂直移位工作台19上升至最高位置。1.2、CPU最小系统通过脉冲信号输出接口向横向移位驱动元件控制器输出一定频率和数量的脉冲，控制横向移位驱动装置30驱动横向移位工作台13向左平移，并通过积分解码器接口采集横向位移指示编码器输出的横向位移信息，通过开关量信号并行输入接口监测横向移位行程限位装置的状态，直至非接触式液位检测装置27定位于水平集雾盒阵列7右起第一列水平集雾盒的正上方。1.3、CPU最小系统通过脉冲信号输出接口向纵向移位驱动元件控制器输出一定频率和数量的脉冲，控制纵向移位驱动装置四驱动纵向移位工作台10向前平移，并通过积分解码器接口采集纵向位移指示编码器输出的纵向位移信息，通过开关量信号并行输入接口监测纵向移位行程限位装置的状态，直至非接触式液位检测装置27定位于水平集雾盒阵列7前起第一行水平集雾盒的正上方。1. 4XPU最小系统通过A/D转换接口采集非接触式液位检测装置27的输出信号， 将其转换为集液量并存储。1. 5、仿照步骤1. 3，控制纵向移位驱动装置四驱动纵向移位工作台10行向后移， 使非接触式液位检测装置27定位于水平集雾盒阵列7同一列下一行水平集雾盒的正上方， 仿照步骤1. 4采集其集液量并存储。1. 6、重复步骤1. 5，直至该列所有集液单元的集液量都已检测并存储完毕。1. 7、仿照步骤1. 2，控制横向移位驱动装置30驱动横向移位工作台13左移，使非接触式液位检测装置27定位于水平集雾盒阵列7下一列水平集雾盒的正上方。1. 8、重复步骤1. 3^1. 6，完成该列所有集液单元集液量的检测和存储。1. 9、重复步骤1. 7^1. 8，完成集液单元阵列8剩余所有集液单元的集液量检测和存储。1. 10、仿照步骤1. 2,1. 3，控制横向移位驱动装置30、纵向移位驱动装置四分别驱动横向移位工作台13和纵向移位工作台10返回到图1、图2所示的初始位置。1. 11、仿照步骤1. 1，控制垂直移位驱动装置28驱动垂直移位工作台19降低到最低位置。2、集雾按照相应喷雾机械水平雾量分布均勻性的测试要求，设置喷雾系统，以水平集雾盒阵列7为雾滴沉积平面，进行相应时间和过程的喷雾，水平集雾盒阵列7将各区域沉积的雾量收集入相应的集液单元。3、集液量的检测与排液再进行一次集液单元阵列8的集液量巡检，CPU最小系统自动计算两次集液量检测结果的差值，并以两次检测结果之差作为各集液单元的最终集液量。采用分区吸液式自动排液系统排掉各集液单元中的集液，为下一次雾量分布测试做好准备。分区排液过程也可与集液量巡检过程同步进行，在检测某一列集液单元的集液量时， 可同时对已检测完集液量的另一列集液单元进行排液。具体是 3. 1、仿照步骤1. 1，将垂直移位工作台19升高至最高位置。3. 2、仿照步骤1. 2^1. 8，完成集液单元阵列8右起前几列集液单元的集液量检测， 直至分支吸液管25移至集液单元阵列8右起第一列集液单元的正上方。3. 3、仿照步骤1. 11，将垂直移位工作台19降低到最低位置。3. 4、CPU最小系统通过开关量信号并行输出接口输出控制信号，打开第一吸液支路的支管电磁阀23，关闭其余支管电磁阀23，并启动真空泵21，延时广5秒，进行第一吸液支路所对应集液单元的排液；与此同时，仿照步骤1. 3^1. 5，完成非接触式液位检测装置27 所对应集液单元列前几个集液单元的集液量检测。3. 5、CPU最小系统通过开关量信号输出接口输出控制信号，关闭第一吸液支路的支管电磁阀23，打开第二吸液支路的支管电磁阀23，进行第二吸液支路所对应集液单元的排液；与此同时，仿照步骤1. 5继续进行非接触式液位检测装置27所对应集液单元列剩余集液单元的集液量检测。3. 6、仿照步骤3. 5，每隔广5秒钟切换下一吸液支路的支管电磁阀23进行相应吸液支路所对应集液单元的排液，并继续进行非接触式液位检测装置27所对应集液单元列剩余集液单元的排液，直至所有吸液支路都切换并吸液完毕，且非接触式液位检测装置27 所对应集液单元列的所有集液单元的集液量都已检测并存储完毕。3. 7、CPU最小系统通过开关量信号输出接口输出控制信号，关闭真空泵。3. 8、仿照步骤1. 1，将垂直移位工作台19升高到最高位置。3. 9、仿照步骤1. 7，将非接触式液位检测装置27定位于水平集雾盒阵列7下一列水平集雾盒的正上方；此时，分支吸液管25也正好移至下一列集液单元的正上方。3. 10、仿照步骤3. 3^3. 7，完成分支吸液管25所对应集液单元列所有集液单元的排液和非接触式液位检测装置27所对应集液单元列所有集液单元的集液量检测。3. 11、重复步骤3. 8^3. 10，直至集液单元阵列8所有集液单元的集液量都已检测完毕。3. 12、仿照步骤3. 8^3. 10，完成集液单元阵列8中所有剩余集液单元的排液，但不再同时进行集液量检测。3. 13、仿照步骤1. 1，将垂直移位工作台19升高到最高位置。3. 14、仿照步骤1. l(Tl. 11，使横向移位工作台13、纵向移位工作台10、垂直移位工作台19都返回到初始位置。4、雾量分布信息处理CPU最小系统自动计算两次集液量检测结果的差值，并以之作为各集液单元的最终集液量，CPU最小系统整理雾量分布测试结果，获得二维雾量分布信息，存储或通过RS485通讯接口传输给上位机。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之内。
权利要求
1.一种水平雾量分布测试装置，具有机架(1)、非接触式液位检测装置(27)、分区吸液式自动排液系统、控制系统(31)、横向移位机构和纵向移位机构；分区吸液式自动排液系统具有真空泵、主分支吸液管路和垂直移位机构；纵向移位机构设在横向移位机构上，垂直移位机构连接横向移位机构，每套所述移位机构均包含直线导轨、移位工作台、移位元件、 驱动装置和行程限位装置，其特征是机架(1)上固设水平集雾盒阵列(7)，水平集雾盒阵列(7)由若干个方形集雾盒按行列矩阵形式无间隙地排列而成，水平集雾盒阵列(7)的正下方布置有集液单元阵列(8)，集液单元阵列(8)成行列矩阵式排列，与水平集雾盒阵列(7)的行、列数相同和行、列距相等，非接触式液位检测装置(27)是激光式液位传感器或超声波式液位传感器，固设在纵向移位机构上，顺序定位在集液单元阵列(8)的各个集液单元上；分支吸液管排成一列，总数与集液单元阵列(8)的行数相等，且间距与集液单元阵列(8)的行距相同，分支吸液管与非接触式液位检测装置(27)之间的横向距离为集液单元阵列(8)的列距的整数倍；所述控制系统(31)包括CPU最小系统，CPU最小系统通过脉冲信号输出接口串接第一光电隔离单元，第一光电隔离单元分别连接横向、纵向、垂直移位驱动元件控制器；CPU最小系统通过积分解码器接口串接第二光电隔离单元，第二光电隔离单元分别连接横向、纵向位移指示编码器；CPU最小系统通过开关量信号并行输入接口串接第三光电隔离单元，第三光电隔离单元的输入分别是两个横向、纵向、垂直移位行程限位装置的行程限位信号；在横向移位驱动装置中设置有两个第一中间控制继电器，两个第一中间控制继电器的主触点都串接在横向移位驱动元件的电源回路中，两个横向移位行程限位装置的动作触点分别串接在两个第一中间控制继电器的线圈回路中；在纵向移位驱动装置中设置有两个第二中间控制继电器，其辅助触点分别作为两个纵向移位行程限位装置的动作指示信号；在垂直移位驱动装置中设置有两个第三中间控制继电器，其辅助触点分别作为两个垂直移位行程限位装置的动作指示信号；CPU最小系统通过A/D转换接口串接信号调理电路，信号调理电路的输入为非接触式液位检测装置(27)的输出信号；CPU最小系统通过开关量信号并行输出接口串接固态继电器，通过开关量信号并行输入接口串接中间继电器，固态继电器的输出和中间继电器的输入都连接真空泵的电气控制线路，CPU最小系统通过开关量信号并行输出接口串接固态继电器组，固态继电器组的输出连接电磁阀组的电气控制线路，CPU最小系统通过开关量信号并行输出接口连接系统工作状态指示装置，通过人机对话接口连接LCD显示器、键盘和按键，通过异步串行通讯接口和第四光电隔离单元连接RS485收发器。
2.根据权利要求1所述的一种水平雾量分布测试装置，其特征是水平集雾盒阵列(7) 的方形集雾盒边长为50mnTl00mm、高度为40mnTl00mm、底部设有直径这8mnT30mm的排液孔和导流管。
3.—种如权利要求1所述的水平雾量分布测试装置的测试方法，其特征是具有如下步骤1)液位预检测在雾量分布测试之前，由控制系统(31)控制垂直移位工作台上升或降低至最高、最低位置，控制横向、纵向移位驱动元件使非接触式液位检测装置(27)定位于水平集雾盒阵列(7)每列、每行水平集雾盒的正上方，并采集非接触式液位检测装置(27)的输出信号，将其转换为集液量并存储，完成一次集液单元阵列(8)的集液量巡检，并记录预检测结果，作为各集液单元的初始液位；2)集雾以水平集雾盒阵列(7)为雾滴沉积平面进行相应时间和过程的喷雾，水平集雾盒阵列(7)将各区域沉积的雾滴收集入相应的集液单元；3)集液量检测再进行一次集液单元阵列(8)的集液量巡检，CPU最小系统自动计算两次集液量检测结果之差，并以两次检测结果之差作为各集液单元的最终集液量；4)排液采用分区吸液式自动排液系统排掉各集液单元中的集液，为下一次雾量分布测试做准备；5)雾量分布信息处理CPU最小系统整理雾量分布测试结果，获得二维雾量分布信息， 并存储或传输。
4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征是步骤4)中的排液过程与步骤3)中的集液量巡检过程同步进行，在检测某一列集液单元的集液量时，同时对已检测完集液量的另一列集液单元进行排液。
全文摘要
本发明公开一种水平雾量分布测试装置及其测试方法，具有水平集雾盒阵列、纵横向移位机构、分区吸液式自动排液系统、控制系统、非接触式液位检测装置，水平集雾盒阵列由若干个方形集雾盒按行列矩阵形式无间隙地排列而成，其正下方布置有对应的集液单元阵列；在雾量分布测试之前完成一次集液量巡检；以水平集雾盒阵列为雾滴沉积平面喷雾，雾滴收集入相应的集液单元；再进行一次集液单元阵列的集液量巡检，CPU自动计算两次集液量的检测结果之差作为各集液单元的最终集液量；采用自动排液系统排掉各集液单元中的集液，CPU最小系统整理雾量分布测试结果，获得二维雾量分布信息，可广泛应用于各种喷雾机械水平雾量分布均匀性的自动测试。
文档编号G01M99/00GK102401748SQ20111034999
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者蒋杉, 魏新华 申请人:江苏大学