一種噴頭霧化三維液滴粒徑譜動態(tài)測試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)測量儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及噴頭霧化三維液滴粒徑譜動態(tài) 測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 噴頭霧化后的液滴粒徑是影響農(nóng)藥有效沉積和無效飄移最主要的因素，測量液滴 粒徑的方式有介入式和非介入式，介入式測量時采用水敏紙等進(jìn)行采樣分析，非介入式大 多采用先進(jìn)自動裝置來測量液滴粒徑，使用計(jì)算機(jī)和高速照明源如激光在幾秒內(nèi)對上萬液 滴進(jìn)行分析，但是噴頭到激光光束的測試距離對液滴粒徑測量結(jié)果有著重要影響。噴頭與 激光粒度儀的距離對于液滴粒徑分布的影響主要是由于液滴粒徑測量儀器的時空采樣性。 對于激光粒度儀的空間系統(tǒng)而言，液滴通過激光束的速度會影響測量結(jié)果。當(dāng)所有液滴經(jīng) 噴頭霧化剛離開噴頭時，它在運(yùn)動初始階段的速度幾乎相同，不同尺寸的液滴都具有較大 的動能。然而在繼續(xù)運(yùn)動過程中，不斷卷吸并混合外界氣流，使得射流斷面不斷擴(kuò)大，液滴 的運(yùn)動速度不斷降低。小液滴的動能由于空氣阻力作用迅速衰減，其運(yùn)動速度的衰減率比 大液滴快，大液滴迅速穿過用于測量的激光束，但小液滴要花更長的時間來穿過激光束，即 大液滴已經(jīng)沉積了，而小液滴仍懸浮在空氣中，而激光粒度儀測試的是一段時間內(nèi)的霧譜， 如果采用靜態(tài)定點(diǎn)的測量方式，激光粒度儀系統(tǒng)僅對一個較小的區(qū)域進(jìn)行采樣，測試了較 多的小液滴，導(dǎo)致測量出的液滴粒徑變小，降低了結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。由于在霧化區(qū)測 量截面中，大液滴分布在截面邊緣，小液滴分布在截面中央，所以采用動態(tài)測量后，能有效 測試整個分布截面，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。動態(tài)測量時，可以通過移動激光粒度儀來 實(shí)現(xiàn)，也可以由噴頭的運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)，由于激光粒度儀的移動可能會導(dǎo)致激光光束的發(fā)射和 接收不對中或振動而產(chǎn)生偏差，因此由噴頭的運(yùn)動來對整個噴霧區(qū)域進(jìn)行采樣、實(shí)現(xiàn)動態(tài) 測量整個霧化分布截面是可行的方式。
[0003] 噴頭安裝在不同的搭載機(jī)構(gòu)上，噴施不同的作物對象時，噴頭的安裝角度是需要 調(diào)整的，以保證覆蓋的區(qū)域和范圍，避免出現(xiàn)重復(fù)噴施或漏噴的現(xiàn)象，如當(dāng)扇形噴頭進(jìn)行多 個噴頭組合噴施時，因其沖擊力較強(qiáng)，極易出現(xiàn)重復(fù)噴施的現(xiàn)象，因此，同方向旋轉(zhuǎn)一定角 度，以避免個噴頭之間的相互干擾，從而確保噴霧效果，所以噴頭安裝角度的可調(diào)性對于研 宄霧化特性也很重要。
[0004] 測試霧滴粒徑的激光粒度儀多采用600nm左右的激光光源，屬于可見光范圍，其 透射率高，進(jìn)入操作人員眼睛時可以透過人眼屈光介質(zhì)，聚積光于視網(wǎng)膜上，當(dāng)長時間注視 激光時，激光聚于感光細(xì)胞時產(chǎn)生過熱而引起的蛋白質(zhì)凝固變性是不可逆的損傷，一旦損 傷以后就會造成眼睛的永久失明。利用激光粒度儀測試霧滴粒徑，如果長時間觀測而沒有 設(shè)計(jì)必要的防護(hù)裝置，就會引起視網(wǎng)膜損害。
[0005] 發(fā)明名稱為"一種風(fēng)送噴霧測試裝置（專利號：201110359980. 0) "的專利提供一 種風(fēng)送噴霧測試裝置，可以精確調(diào)整風(fēng)速大小、噴霧壓力、噴頭位置，能夠測試不同條件下 噴霧霧化特性，但是沒有配合激光粒度儀測試液滴粒徑的功能。
[0006] 發(fā)明名稱為"一種激光測試噴嘴粒度裝置（專利號：201210331556.X)"所述的專 利內(nèi)容為噴嘴由機(jī)械臺架的機(jī)械手帶動進(jìn)行平行移動和垂直移動，但是在測試過程中并沒 有保持噴頭的全程動態(tài)移動。
[0007] 發(fā)明名稱為"一種噴霧二維分布自動測試裝置和方法（專利號： 201210472829. 2)"所述的專利提供對不同類型噴頭的噴霧二維分布情況進(jìn)行測試，通過超 聲波傳感器測試噴霧的均勻性，但是沒有涉及液滴粒徑尺寸的測試。
[0008] 發(fā)明名稱為"一種噴嘴特性的測試裝置（專利號：201410034846. 7)"所述的專利 利用油膜法采集液滴，然后使用顯微鏡對液滴進(jìn)行粒徑測量，這種方法耗時且誤差大，沒有 實(shí)現(xiàn)液滴的實(shí)時測量。
[0009] 以上四個專利均沒有實(shí)現(xiàn)噴頭在測試過程中的全動態(tài)化，沒有實(shí)現(xiàn)噴頭在動態(tài)測 試過程中的上下反向移動，且沒有對于激光發(fā)射裝置的防護(hù)設(shè)計(jì)，影響了測試數(shù)據(jù)的精度 準(zhǔn)確性和試驗(yàn)的安全防護(hù)性。
[0010] 發(fā)表在《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報》的文章《扇形噴頭霧滴粒徑分布風(fēng)洞試驗(yàn)》所描述系統(tǒng) 將噴頭安裝在一個能進(jìn)行三維空間移動的坐標(biāo)架上，通過計(jì)算機(jī)輸入指令實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)架 運(yùn)動并控制激光粒度儀進(jìn)行測試，但是該系統(tǒng)沒有移動過程中的行程限位開關(guān)設(shè)計(jì)，移動 高度和噴頭角度無法進(jìn)行自動標(biāo)定和調(diào)節(jié)，沒有設(shè)計(jì)噴霧介質(zhì)循環(huán)利用裝置。在測試過程 中，該系統(tǒng)會出現(xiàn)噴頭沿坐標(biāo)架移動過程中沖出軌道的情況，損壞試驗(yàn)儀器，危及操作人員 人身安全，同時，移動高度和噴頭角度的標(biāo)定要依靠人工采用皮尺和量角器等工具測量，費(fèi) 力、費(fèi)時、精度低，噴霧介質(zhì)由噴頭噴出后散落到地面等環(huán)境中，造成了測試環(huán)境的污染和 噴霧介質(zhì)的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 1、要解決的問題
[0012] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性等技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一 種噴頭霧化三維液滴粒徑譜動態(tài)測試系統(tǒng)，可準(zhǔn)確、快捷實(shí)現(xiàn)噴頭在三維空間的勻速移動， 噴頭距離地面即垂直方向的高度和噴頭距離激光光束即水平方向的長度都可調(diào)節(jié)，激光光 束穿過液滴區(qū)，確保完整地測量整個噴霧羽流，從而使激光粒度儀能有效測試整個霧化區(qū) 分布截面，觀測到噴施液滴的一個動態(tài)霧化過程和三維液滴粒徑譜分布。
[0013] 2、技術(shù)方案
[0014] 本實(shí)用新型專利是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0015] 一種噴頭霧化三維液滴粒徑譜動態(tài)測試系統(tǒng)，包括框式試驗(yàn)臺架，激光粒度儀，激 光粒度儀臺架，還包括第一引導(dǎo)移動裝置、第一電動螺旋升降機(jī)、行程開關(guān)、第一絲桿、橫 梁、托板、第二電動螺旋升降機(jī)、第二引導(dǎo)移動裝置、噴頭、底座、角度刻度儀和第二絲桿；所 述框式試驗(yàn)臺架兩側(cè)壁各安裝一個引導(dǎo)移動裝置，所述的引導(dǎo)移動裝置為第一引導(dǎo)移動裝 置，所述兩側(cè)壁之一安裝第一電動螺旋升降機(jī)和兩個行程開關(guān)，第一絲桿聯(lián)接固定于第一 電動螺旋升降機(jī)上，橫梁一端焊接托板，托板安裝第二電動螺旋升降機(jī)，橫梁安裝第二電動 螺旋升降機(jī)的一側(cè)設(shè)置第二引導(dǎo)移動裝置，第二絲桿聯(lián)接固定于第二電動螺旋升降機(jī)上； 噴頭固定于開有螺紋孔并沿第二引導(dǎo)移動裝置移動的底座上，底座上設(shè)置有角度刻度儀， 底座安裝在水平位置的第二絲桿上。
[0016] 優(yōu)選的，所述激光粒度儀包括發(fā)射端和接收端，所述的發(fā)射端和接收端均安裝在 激光粒度儀臺架；激光粒度儀臺架上通過螺栓和螺母聯(lián)接固定有激光粒度儀托板。
[0017] 優(yōu)選的，系統(tǒng)還包括激光束擋板機(jī)構(gòu)，所述激光束擋板機(jī)構(gòu)包括采用兩塊推拉式 安裝于激光束擋板機(jī)構(gòu)臺架上的擋板，設(shè)置于激光粒度儀的發(fā)射端和接收端。
[0018] 優(yōu)選的，系統(tǒng)還包括回水收集系統(tǒng)、過濾裝置和導(dǎo)管；所述的回水收集系統(tǒng)為廣口 型集水器將噴施的液滴收集到集水槽中，并通過泵將收集的噴霧介質(zhì)經(jīng)過濾裝置沿導(dǎo)管導(dǎo) 流到水箱中。
[0019] 優(yōu)選的，系統(tǒng)中框式試驗(yàn)臺架、激光粒度儀臺架和激光束擋板機(jī)構(gòu)底部均安裝腳 輪。
[0020] 優(yōu)選的，第一引導(dǎo)移動裝置為圓柱型導(dǎo)軌、光軸或底托；所述的第二引導(dǎo)移動裝置 為圓柱型導(dǎo)軌、光軸或底托。
[0021] 優(yōu)選的，所述的噴頭設(shè)置有緊固螺釘；通過調(diào)節(jié)緊固螺釘?shù)乃删o度來調(diào)節(jié)噴頭的 夾角。
[0022] 優(yōu)選的，所述框式試驗(yàn)臺架上安裝第一電動螺旋升降機(jī)和兩個行程開關(guān)的側(cè)壁的 外側(cè)設(shè)置有一刻度尺，實(shí)現(xiàn)噴頭高度的快速定位。
[0023] 優(yōu)選的，所述框式試驗(yàn)臺架為門框式試驗(yàn)臺架。
[0024] 噴頭霧化三維液滴粒徑譜動態(tài)測試系統(tǒng)的使用方法，其步驟包括：
[0025] 接通電源，在第一電動螺旋升降機(jī)和第二電動螺旋升降機(jī)的驅(qū)動下，橫梁和底座 可分別沿著第一引導(dǎo)移動裝置和第二引導(dǎo)移動裝置移動，實(shí)現(xiàn)噴頭在豎直方向和水平方向 移動，并通過腳輪調(diào)節(jié)框式試驗(yàn)臺架的位置，來實(shí)現(xiàn)噴頭的空間運(yùn)動