CN106670005A - 调控静电喷雾雾滴沉积率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调控静电喷雾雾滴沉积率的方法，属于农业施药技术领域。该方法通过测量静电充电雾流的空间电荷密度和靶标在单位时间内累积的电荷量之间的对应关系，找出达到最佳的静电喷雾雾滴沉积率对应的静电充电雾流的空间电荷密度，在施药过程中，维持这个空间电荷密度基本恒定，完成对静电喷雾雾滴沉积率的调控。该方法克服了农业环境下难以通过计算确定最佳雾滴沉积量的困难，简单有效地解决了其优化问题。

Description

调控静电喷雾雾滴沉积率的方法

技术领域

本发明涉及一种调控喷雾沉积率的方法，属于农业施药技术领域。

背景技术

中国是一个农业大国，对农药的需求量很大。目前，中国农药使用技术水平普遍落后，使用的农药只有少部分能沉积分布到植物上，70％～80％的农药流失到土壤、田水或飘失到空气中去，而大气中的农药又通过降水返回陆地，随着降水和灌溉水在地表流失或渗入地下污染地下水，造成了严重的环境问题。

从技术层面上来说，药液在植株叶片上的粘附力的大小是施药技术中的一个重要环节,粘附能力过小时则导致药液接触角过大，药液容易从叶面滚落。目前大部分农药喷撒主要以动力机喷撒为主，这种喷洒方法只能使农药散布在植物冠的表面,只有不足1％的有效成分接触到植物内部的病虫体，这样就使喷药的效果受到很大限制，而且产品品种规格少，不能完全满足不同作物、不同生长期、不同病虫害的防治作业需要。因此提高农药散布的效果具有极其重要的意义，而静电喷雾就是实现这种效果的方法之一。

静电喷雾是国际上近40来发展起来的一种新型喷雾技术，农业上静电喷雾是利用高压静电方式使农药雾滴带电，并在喷头和目标物间形成静电场，带电雾滴具有导向性。静电雾化所形成的细微雾滴在输运过程中与带同种电荷的雾滴互相排斥，在空中不易产生聚集。当在高压静电喷头与喷雾目标物间建立一个静电场时，根据静电感应原理，地面上的目标物表面将产生和喷嘴极性相反的电荷，由于雾滴带有和喷嘴极性相同的电荷，会受到喷嘴同性电荷的排斥，从而在目标物表面异性电荷的吸引下，静电雾化所形成雾滴沿静电场所产生的电力线运动，使雾滴向目标物的各个位置沉积。

但与工业上的宽广应用相反，在农业环境下影响静电喷雾质量的因素众多，包括风速、温度、湿度等不可控的开放的农业喷雾环境，所以工业上可以适当校准和优化许多相关参数，而在农业环境中是不容易做到的。农用静电喷雾机虽然已经开展了近二十多年的相关研究，但都是停留在样机试制和测量其荷质比等带电效果评定上，在实际应用方面还存在许多问题，主要体现在不可控的开放的农业喷雾环境使静电喷雾在田间的实际沉积效果不稳定，甚至在许多情况下与普通喷雾差别不大，严重影响了静电喷雾技术的应用推广。

据研究表明，在给定环境下如果空间电荷密度达到最佳的话将带来最佳雾滴沉积量，这个“最佳”可理解为给定喷雾量的“最大”沉积量，也就是最均匀的沉积量，或者说是雾滴沉积分布最佳。如果偏离上述最佳空间电荷密度，靶标表面都不会产生最佳雾粒沉积。

但是，最佳空间电荷密度值取决于多种不同因素，比如即使是保持电极的感应电压不变，带电雾滴的空间电荷密度值仍然会发生变动，所以在复杂的农业环境中难以通过计算找到上述的最佳空间电荷密度值。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出一种在农业静电喷雾环境中能实现最佳雾滴沉积率的调控方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种调控静电喷雾雾滴沉积率的方法，包括以下步骤：

1)对高压电极施加电压，产生静电场，当喷头产生的雾滴云经过此电场后，形成静电充电雾流；

2)测量并记录所述静电充电雾流的空间电荷密度；

3)测量并记录安置在所述喷头有效喷射区域的靶标在单位时间内累积的电荷量；

4)改变步骤2)中所述空间电荷密度，重复步骤2)到步骤4)多次；

5)比较步骤3)中记录的所述靶标的一组累积电荷量，其中的最大累积电荷量对应的步骤2)中记录的空间电荷密度即为最佳空间电荷密度；在施药过程中，维持所述静电充电雾流的空间电荷密度为所述最佳空间电荷密度值，即完成对静电喷雾雾滴沉积率的调控。

对上述技术方案的完善中：所述步骤3)测量安置在所述喷头有效喷射区域的靶标在单位时间内累积的电荷量的方法为：测量所述靶标与接地间的实时电流值，对所述电流值进行积分运算。

对上述技术方案的进一步完善是：所述步骤4)中改变在喷头的雾滴形成处的静电场强度的方法为改变施加在所述高压电极上的电压。

对上述技术方案的再进一步完善是：所述步骤5)中，维持所述静电充电雾流的空间电荷密度为所述最佳空间电荷密度值的方法为：当所述静电充电雾流的空间电荷密度的实时测量值大于所述最佳空间电荷密度值时，则相应地降低对高压电极施加的电压；当所述静电充电雾流的空间电荷密度的实时测量值小于所述最佳空间电荷密度值时，则相应地提高对高压电极施加的电压。

对上述技术方案的再进一步完善是：所述步骤4)中重复的次数为10到100次。

本发明的有益效果是：由于本发明通过测量喷头喷射有效区域内的空间电荷密度来调控给定复杂的农业施药环境的最佳雾滴沉积量，简单有效地解决了其优化问题，克服了农业环境下难以通过计算确定最佳雾滴沉积量的困难，使得静电喷雾可以安全地应用在农业开放的多变环境中，从而可以降低成本、提高防治效果、减少药物流失以及减少环境污染。

具体实施方式

实施例一

本实施例的调控静电喷雾雾滴沉积率的方法，包括以下步骤：

1)对高压电极施加电压，在喷头的雾滴形成处产生静电场，从而对喷头产生的雾滴离子云充电，形成静电充电雾流。

当雾流在雾滴形成区域产生时，每一雾滴都被感应充电并且在气流的输送下高速喷出。

2)测量并记录所述静电充电雾流的空间电荷密度。

在喷雾作业开始前，喷头先后喷出具有不同空间电荷密度值的静电充电雾流，当喷出的静电充电雾流的空间电荷密度值为a时，检测出该静电充电雾流的空间电荷密度值为a。

3)测量并记录安置在所述喷头有效喷射区域的靶标在单位时间内累积的电荷量。

带电雾滴在空气动力和静电力的共同作用下沉积到靶标的受液面上，测量靶标受液面与接地间的实时电流值，对所述电流值进行积分运算。

本实施例使用连接在靶标受液面和接地之间的积分电路测量靶标在单位时间内累积的电荷量，当带电雾滴所带的电荷向接地线转移时，产生实时电流由积分电路进行累积，从而得到靶标在单位时间内累积的电荷量。

4)改变喷头的雾滴形成处的静电场强度，重复步骤2)到步骤4)多次。

本实施例通过改变施加在所述高压电极上的电压来改变在喷头的雾滴形成处的静电场强度，然后重复步骤2)到步骤4)十五次。

5)比较步骤3)中记录的十五次累积电荷量，其中的最大累积电荷量对应的步骤2)中记录的空间电荷密度即为最佳空间电荷密度；在施药过程中，维持喷头的雾滴形成处静电充电雾流的空间电荷密度为上述的最佳空间电荷密度值。

在使用时，当静电充电雾流的空间电荷密度的实时测量值大于上述最佳空间电荷密度值时，则相应地降低对高压电极施加的电压；当静电充电雾流的空间电荷密度的实时测量值小于上述最佳空间电荷密度值时，则相应地提高对高压电极施加的电压，即完成对静电喷雾雾滴沉积率的调控。

实施例二

本实施例是在实施例一基础上的改进，其不同不处在于：在步骤4)中，通过改变喷头的流速来改变静电充电雾流的空间电荷密度；相应地，步骤5)中，维持静电充电雾流的空间电荷密度为最佳空间电荷密度值的方法为，当静电充电雾流的空间电荷密度的实时测量值大于上述最佳空间电荷密度值时，则相应地喷头的流速；当静电充电雾流的空间电荷密度的实时测量值小于上述最佳空间电荷密度值时，则相应地喷头的流速。

本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种调控静电喷雾雾滴沉积率的方法，包括以下步骤：

1)对高压电极施加电压，产生静电场，当喷头产生的雾滴云经过此电场后，形成静电充电雾流；

2)测量并记录所述静电充电雾流的空间电荷密度；

3)测量并记录安置在所述喷头有效喷射区域的靶标在单位时间内累积的电荷量；

4)改变步骤2)中所述空间电荷密度，重复步骤2)到步骤4)多次；

5)比较步骤3)中记录的所述靶标的一组累积电荷量，其中的最大累积电荷量对应的步骤2)中记录的空间电荷密度即为最佳空间电荷密度；在施药过程中，维持所述静电充电雾流的空间电荷密度为所述最佳空间电荷密度值，即完成对静电喷雾雾滴沉积率的调控。

2.根据权利要求1所述调控静电喷雾雾滴沉积率的方法，其特征在于，所述步骤3)测量所述靶标在单位时间内累积的电荷量的方法为：测量所述靶标与接地间的实时电流值，对所述电流值进行积分运算。

3.根据权利要求1所述调控静电喷雾雾滴沉积率的方法，其特征在于：所述步骤4)中改变所述空间电荷密度的方法为改变施加在所述高压电极上的电压。

4.根据权利要求3所述调控静电喷雾雾滴沉积率的方法，其特征在于，所述步骤5)中，维持所述静电充电雾流的空间电荷密度为所述最佳空间电荷密度值的方法为：当所述静电充电雾流的空间电荷密度的实时测量值大于所述最佳空间电荷密度值时，则相应地降低对高压电极施加的电压；当所述静电充电雾流的空间电荷密度的实时测量值小于所述最佳空间电荷密度值时，则相应地提高对高压电极施加的电压。

5.根据权利要求1所述调控静电喷雾雾滴沉积率的方法，其特征在于：所述步骤4)中重复的次数为10到100次。