CN107333738A - 一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置，包括无规声源，无规声源依次连接有接口电路、声频控制电路、采样转换电路、PWM调制电路、放大电路、滤波电路、定向声波发射阵列，放大电路上还并行连接有保护电路，声频控制电路还连接有电源。实现对假眼小绿叶蝉的物理灭杀，减轻对茶树危害。本发明还公开了一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀方法。
Description
技术领域
本发明属于植物保护和病虫害防治装置技术领域，涉及一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置，还涉及采用上述装置进行物理灭杀的方法。
背景技术
假眼小绿叶蝉属同翅目叶蝉科，是我国茶园的主要害虫，分布范围广，发生量大。由于该蝉个体小，危害隐蔽，繁殖快，长江流域每年可产生9-11代，广东、广西可产生12-13代，而海南可产生15代，发生代数多且世代重叠严重，防治难度较大，严重影响了茶叶的产量和品质。
假眼小绿叶蝉有趋嫩性，喜在芽稍、嫩叶背面栖息，芽下的2-3叶虫口数量大，三龄后若虫、成虫活泼，横行和跳跃。羽化后当天或第二天交尾，把卵产在茶树幼嫩组织上或芽下2-3叶上。雌、雄虫交尾前，雄虫会发出频繁而短促的求偶鸣声，当雄、雌虫越接近时，鸣声越密集，听起来高而嘶哑。
国内关于假眼小绿叶蝉对茶树危害的防治方法研究和装置研制有不少研究论文和专利，但是除了用农药防治外，用粘虫板、性诱剂和灭虫灯等方法在防治假眼小绿叶蝉方面取得了一定的效果，但尚没有找到根治的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置，实现对假眼小绿叶蝉的物理灭杀，减轻对茶树危害。
本发明的另一目的是提供一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀方法。
本发明所采用的第一种技术方案是，一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置，包括无规声源，无规声源依次连接有接口电路、声频控制电路、采样转换电路、PWM调制电路、放大电路、滤波电路、定向声波发射阵列，放大电路上还并行连接有保护电路，声频控制电路还连接有电源。
本发明的第一种技术方案的特点还在于，
声频控制电路与电源之间还连接有防雷击保护电路。
无规声源为一种具有连续谱的无规声学信号，其传递函数为
接口电路包括I2S格式信号接口和S/PDIF格式信号接口，I2S格式信号接口连接无规声源，S/PDIF格式信号接口连接声频控制电路。
放大电路包括高速缓存芯片74LCX125，高速缓存芯片74LCX125与PWM调制电路连接，高速缓存芯片74LCX125还连接有MOSFET驱动芯片IXDF402SIA，MOSFET驱动芯片IXDF402SIA依次连接有电容、电阻，电阻上并联二极管，电阻连接滤波电路。
滤波电路为LC双极型巴特沃斯滤波器。
保护电路包括依次相连的短路保护、过压保护和温度保护电路。
定向声波发射阵列包括偶数个电声转换单元，偶数个电声转换单元围绕外侧婉展曲线为双曲线的锥形体成环状排列，电声转换单元还连接有电声发射单元，电声转换单元为压缩驱动器型电声转换装置。
防雷击保护电路包括电源输入端及输出端，所述电源输入端连接所述电源，所述输出端连接所述声频控制电路，所述电源输入端并联有压敏电阻JSR-14D431K，压敏电阻JSR-14D431K与电源输入端之间还并联有放电管脚接地的气体放电管GD82R600，所述压敏电阻JSR-14D431K与输出端相连的两条线路上分别串联有电感元件Ld，所述电感元件Ld与所述输出端并联连接有瞬态抑制二极管1.5KE440A。
气体放电管GD82R600的最大放电电压为850V，直流击穿电压为600V，连通大地释放雷击能量，电感元件Ld的电感值为2.2mH，电流值为100mA，瞬态抑制二极管1.5KE440A，最小击穿电压418V到462V，额定反向关断电压376V，最大箝位电压600V，电流脉冲为8/20μs时最大箝位电流10A。
本发明所采用的第二种技术方案是，一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀方法，采用一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置，通过在日求偶和交尾活跃期发射无规噪声，干扰、阻断假眼小绿叶蝉雄雌虫间通讯，或发射雄虫求偶脉冲鸣声信息，干扰雄雌虫间定位。
发射无规噪声或脉冲鸣声的时间为5:00-6:00和19:00-22:00。
一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置采取分布式布设，使整个茶园形成强度强度不低于70dB的物理声场。
本发明的有益效果是，本发明的一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置发出的声压级远超过假眼小绿叶蝉听力阈值的强干扰声波，可有效阻断假眼小绿叶蝉间的竞争、求偶通讯，进而达到破坏雌、雄虫交尾，抑制繁殖，减轻其对茶树危害，实现茶园绿色生态治理的目的。同时，本发明的装置发射的强干扰声波具有较好的指向性，对环境的附带污染小，也符合对环境友好的绿色生态概念。
附图说明
图1是本发明一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中的放大电路的电路连接图；
图3本发明实施例中的LC巴特沃斯低通滤波器电路图；
图4本发明实施例中的防雷击电路电路。
图中，1.无规声源，2.接口电路，3.声频控制电路，4.采样转换电路，5.PWM调制电路，6.放大电路，7.滤波电路，8.定向声波发射阵列，9.保护电路，10.防雷击保护电路，11.电源。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置，如图1所示，包括无规声源1，无规声源1依次连接有接口电路2、声频控制电路3、采样转换电路4、PWM调制电路5、放大电路6、滤波电路7、定向声波发射阵列8，放大电路6上还并行连接有保护电路9，声频控制电路3还连接有电源11。
声频控制电路3与电源11之间还连接有防雷击保护电路10。
无规声源1为一种具有连续谱的无规声学信号，其传递函数为
接口电路2包括I2S格式信号接口和S/PDIF格式信号接口，I2S格式信号接口连接无规声源1，S/PDIF格式信号接口连接声频控制电路3。
如图2所示，放大电路6包括高速缓存芯片74LCX125，高速缓存芯片74LCX125与PWM调制电路5连接，高速缓存芯片74LCX125还连接有MOSFET驱动芯片IXDF402SIA，MOSFET驱动芯片IXDF402SIA依次连接有电容、电阻，电阻上并联二极管，电阻连接滤波电路7。
滤波电路7为LC双极型巴特沃斯滤波器。
保护电路9包括依次相连的短路保护、过压保护和温度保护电路。
定向声波发射阵列8包括偶数个电声转换单元，偶数个电声转换单元围绕外侧婉展曲线为双曲线的锥形体成环状排列，电声转换单元还连接有电声发射单元，电声转换单元为压缩驱动器型电声转换装置。
防雷击保护电路10包括电源输入端及输出端，电源输入端连接电源11，输出端连接声频控制电路3，电源输入端并联有压敏电阻JSR-14D431K，压敏电阻JSR-14D431K与电源输入端之间还并联有放电管脚接地的气体放电管GD82R600，压敏电阻JSR-14D431K与输出端相连的两条线路上分别串联有电感元件Ld，电感元件Ld与输出端并联连接有瞬态抑制二极管1.5KE440A。
气体放电管GD82R600的最大放电电压为850V，直流击穿电压为600V，连通大地释放雷击能量，电感元件Ld的电感值为2.2mH，电流值为100mA，瞬态抑制二极管1.5KE440A，最小击穿电压418V到462V，额定反向关断电压376V，最大箝位电压600V，电流脉冲为8/20μs时最大箝位电流10A。
本发明的电源为农网电力或蓄电池或太阳能发电装置或汽(柴)油机发电装置。
本发明的一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀方法，采用一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置，通过在日求偶和交尾活跃期发射无规噪声，干扰、阻断假眼小绿叶蝉雄雌虫间通讯，或发射雄虫求偶脉冲鸣声信息，干扰雄雌虫间定位。
发射无规噪声或脉冲鸣声的时间为5:00-6:00和19:00-22:00。
一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置采取分布式布设，使整个茶园形成强度强度不低于70dB的物理声场。
本发明一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置的工作过程为：无规声源1经接口电路2将无规声学信号传递给声频控制电路3，声频控制电路3的电源管理电路首先将电源11提供的48V电源转换成5V和3.3V电源供电路芯片，然后并对输入音频信号进行运算放大。
本发明的采样转换电路4、PWM调制电路5由智能音频处理器D2-81400完成，D2-81400处理器芯片内部包含两部分，一部分是数字信号处理，一部分是PWM调制，支持I2S和S/PDIF格式信号，支持32kHz-192kHz的采样率，16-24位分辨率，可自动完成采样频率转换，再通过小信号自适应算法完成PCM信号的PWM调制，降低了调制过程中的失真，其总谐波失真小于0.1％，信噪比大于110dB。
本发明的放大电路6，如图2所示，经PWM调制电路5调制的PWM信号首先由两个高速缓存芯片74LCX125将PWM信号放大到5V，然后再通过MOSFET驱动芯片IXDF402SIA进行二级放大到12V。74LCX125是4路独立的非翻转3态输出缓冲器，基于CMOS构建，可以在低功耗情况下高速工作。IXDF402SIA峰值电流达到2A，可在4.5V-25V的宽电压范围内工作，上升下降时间小于15ns，可驱动较高的容性负载。在电阻R11、R14上并联了二极管D3和D5，在高低电平反转时，MOS管栅极电容的反向电压加速关断。
本发明的滤波电路7为双极型LC巴特沃斯低通滤波器，设计参数，L＝33μH，C＝205nF,截止频率55kHz，为防止高频信号输出损坏发射阵列的电声单元，在双极型LC巴特沃斯低通滤波器的输出端连接有电阻，进一步消除高频分量。如图3所示，双极型LC巴特沃斯低通滤波器设计截止频率55kHz，图中L31、L32均取值16μH，C18、C24均取值1μF，C20取值0.47μF，C22取值3.3nF。仿真分析结果表明，该滤波器在同频带内衰减小于3dB，在55kHz后，幅度衰减大约50dB，高频信号得到充分抑制。经过滤波器后输出的干扰音频信号驱动定向声波发射阵列8，通过定向声波发射阵列8发出的强干扰声波足以在100范围内压制、阻断假眼小绿叶蝉雄虫间的竞争、雌雄虫间的求偶鸣声通讯。
本发明的保护电路9主要主要包括短路、过压和过热保护电路，在MOSFET驱动电路输出端实时监测电流、栅源电压和驱动芯片温度，当所监测电流高于参考电流值、栅源电压超过50V或所监测芯片温度高于85℃时停止芯片IXDF402SIA相应通道工作。
本发明的定向声波发射阵列8由偶数个电声转换单元围绕外侧婉展曲线为双曲线的锥形体成环状排列构成，电声转换单元为压缩驱动器型电声转换装置，锥形体与环共轴，这样电声单元发射的声波就以平行波束形式向阵列前方传播。
本发明的防雷击保护电路10主要是防雷击过电压保护，如图4所示，包括电源输入端及输出端，输入端并联连接有压敏电阻JSR-14D431K，压敏电阻JSR-14D431K与电源输入端之间还并联连接有气体放电管GD82R600，气体放电管GD82R600的放电管脚接地；压敏电阻JSR-14D431K与输出端相连的两条线路上分别串联有电感元件Ld，电感元件Ld与输出端并联连接有瞬态抑制二极管1.5KE440A，对电流进行一部分吸收，有效抑制共模浪涌。本发明中放电管脚接地的气体放电管GD82R600，最大放电电压850V，直流击穿电压600V，利用大地释放雷击能量，可以满足物理灭杀装置的工作特性以及使用环境。同时当雷击高压波冲击时，由于压敏电阻JSR-14D431K位于电感元件Ld前端，当电压到达气体放电管GD82R600和压敏电阻JSR-14D431K的动作门限值时，由于压敏电阻JSR-14D431K比气体放电管GD82R600的动作速度快，所以JSR-14D431K先启动开始吸收尖波(此时能量未达到最大)直至气体放电管GD82R600动作，未吸收完的残余波由JSR-14D431K继续吸收，保护设备不被高压损坏。电感元件Ld的作用是起高频滤波和极间隔离作用，本发明优选其电感值为2.2mH，电流值为100mA。瞬态抑制二极管1.5KE440A作为保护电路最后一级，继续吸收雷击后半波在电感中产生的瞬间反向电动势和续电流，这样在吸收和抑制浪涌电流方面又起双重保护作用。
电源11可以为农网电力、蓄电池、太阳能发电装置或汽(柴)油机发电装置，在声频控制电路3的电源管理电路将其转换成5V和3.3V供给相应的电路芯片。
Claims (10)
1.一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置，其特征在于，包括无规声源(1)，所述无规声源(1)依次连接有接口电路(2)、声频控制电路(3)、采样转换电路(4)、PWM调制电路(5)、放大电路(6)、滤波电路(7)、定向声波发射阵列(8)，所述放大电路(6)上还并行连接有保护电路(9)，所述声频控制电路(3)还连接有电源(11)。
2.根据权利要求1所述的一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置，其特征在于，所述声频控制电路(3)与电源(11)之间还连接有防雷击保护电路(10)。
3.根据权利要求2所述的一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置，其特征在于，所述无规声源(1)为一种具有连续谱的无规声学信号，其传递函数为
4.根据权利要求2所述的一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置，其特征在于，所述接口电路(2)包括I2S格式信号接口和S/PDIF格式信号接口，所述I2S格式信号接口连接无规声源(1)，S/PDIF格式信号接口连接声频控制电路(3)，所述放大电路(6)包括高速缓存芯片74LCX125，所述高速缓存芯片74LCX125与PWM调制电路(5)连接，所述高速缓存芯片74LCX125还连接有MOSFET驱动芯片IXDF402SIA，所述MOSFET驱动芯片IXDF402SIA依次连接有电容、电阻，所述电阻上并联二极管，所述电阻连接所述滤波电路(7)。
5.根据权利要求2所述的一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置，其特征在于，所述滤波电路(7)为LC双极型巴特沃斯滤波器，所述保护电路(9)包括依次相连的短路保护、过压保护和温度保护电路，所述定向声波发射阵列(8)包括偶数个电声转换单元，所述偶数个电声转换单元围绕外侧婉展曲线为双曲线的锥形体成环状排列，所述电声转换单元还连接有电声发射单元，所述电声转换单元为压缩驱动器型电声转换装置。
6.根据权利要求2所述的一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置，其特征在于，所述防雷击保护电路(10)包括电源输入端及输出端，所述电源输入端连接所述电源(11)，所述输出端连接所述声频控制电路(3)，所述电源输入端并联有压敏电阻JSR-14D431K，压敏电阻JSR-14D431K与电源输入端之间还并联有放电管脚接地的气体放电管GD82R600，所述压敏电阻JSR-14D431K与输出端相连的两条线路上分别串联有电感元件Ld，所述电感元件Ld与所述输出端并联连接有瞬态抑制二极管1.5KE440A。
7.根据权利要求6所述一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置，其特征在于，所述气体放电管GD82R600的最大放电电压为850V，直流击穿电压为600V，连通大地释放雷击能量，所述电感元件Ld的电感值为2.2mH，电流值为100mA，所述瞬态抑制二极管1.5KE440A，最小击穿电压418V到462V，额定反向关断电压376V，最大箝位电压600V，电流脉冲为8/20μs时最大箝位电流10A。
8.一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置，通过在日求偶和交尾活跃期发射无规噪声，干扰、阻断假眼小绿叶蝉雄雌虫间通讯，或发射雄虫求偶脉冲鸣声信息，干扰雄雌虫间定位。
9.根据权利要求8所述的一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀方法，其特征在于，所述发射无规噪声或脉冲鸣声的时间为5:00-6:00和19:00-22:00。
10.根据权利要求8所述的一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀方法，其特征在于，所述一种茶园假眼小绿叶蝉的物理灭杀装置采取分布式布设，使整个茶园形成强度强度不低于70dB的物理声场。
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