高效低污染施藥植株對靶紅外線探測實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、精準(zhǔn)施藥是當(dāng)前國際上農(nóng)藥施用技術(shù)的發(fā)展方向，精準(zhǔn)噴灑施藥中的首要問題和關(guān)鍵技術(shù)是靶標(biāo)探測、對靶傳感，并由此構(gòu)筑與之相匹配的智能控制系統(tǒng)，形成準(zhǔn)確對靶噴霧（施藥）。本文在分析國內(nèi)外植保機(jī)械與施藥技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢基礎(chǔ)上，列舉對比了各種對靶探測技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及可行性、經(jīng)濟(jì)性，提出紅外探測技術(shù)應(yīng)用于植株對靶具有操作簡單可行、技術(shù)研制成本低、可靠性強(qiáng)、產(chǎn)品易商品化的特點(diǎn)。 論文針對江蘇省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目要求，在研

2、究分析紅外線光學(xué)特性及紅外探測系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了適用于植株對靶的紅外探測控制系統(tǒng)，其中紅外探測器的發(fā)射器采用紅外發(fā)光二極管，接收器采用光敏三極管并前置靈敏度可調(diào)的光電開關(guān)放大器，在信號的發(fā)射器與接收器前安裝光學(xué)透鏡，提高發(fā)射和接收效率。首先以模擬靶標(biāo)作為實(shí)驗(yàn)對象，選用不同直徑與焦距的凸透鏡與不同功率的紅外發(fā)光管和光電開關(guān)放大靈敏度組合，針對不同反射物尺寸、光照強(qiáng)度和反射物反射率條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，得出探測效果最好的探測器組合及其

3、最佳性能參數(shù)。進(jìn)而采用篩選出的效果最佳的探測器在最佳工作參數(shù)條件下對實(shí)體植株進(jìn)行紅外對靶探測，通過一系列實(shí)驗(yàn)分析了各種影響因子：植株外形、光照強(qiáng)度、溫度、濕度、探測器行走速度及植株間距對紅外探測效果的影響，并對喬木類、灌木類及草本類植物進(jìn)行紅外對靶實(shí)測，分析不同植株紅外對靶探測的獨(dú)有特點(diǎn)。 通過以上工作，得出下列結(jié)論： （1）對幾種不同規(guī)格紅外探測器進(jìn)行性能測試，其中透鏡直徑和焦距分別為36cm、50cm的探測器（記為“

4、D36，F(xiàn)50”）探測距離和探測范圍綜合效果最佳，其最佳參數(shù)為：紅外發(fā)射管功率為0．42W，放大器靈敏度調(diào)節(jié)鈕置為10檔；反射物（靶標(biāo)）邊界尺寸越大、光照強(qiáng)度越強(qiáng)、反射物表面反射率越高，探測效果越好。 （2）在植株實(shí)際生長環(huán)境下，溫度、濕度對植株紅外對靶的探測結(jié)果沒有明顯影響；植株長得越茂密，對紅外線的反射越強(qiáng)，探測效果越好；光照強(qiáng)度越強(qiáng)時(shí)，探測效果也越好，探測范圍隨探測距離增加呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢；探測器行走速度與個體植

5、株能夠被有效區(qū)分的最小間距之間存在著線性關(guān)聯(lián)，當(dāng)植株間距hmin=0時(shí)，理論上速度最小的極限值v=0．43m/s；植株間距會影響探測器靈敏度，二者的增加和減少都是正相關(guān)。 （3）不同種屬植株紅外對靶探測的結(jié)果各具特色，同時(shí)也具有一些相同之處，除了枝葉越茂密探測距離越遠(yuǎn)，探測范圍隨著探測距離增大而呈現(xiàn)先增后減的變化規(guī)律，并存在探測范圍的極值這一普遍規(guī)律外，當(dāng)光照強(qiáng)度R增大時(shí)，每一類植株中枝葉最茂密的那一株探測范圍會顯著增大，與同組