基于線陣CCD的混藥濃度在線檢測裝置設計與實驗研究.pdf

1、為了提高農(nóng)藥利用率，變量噴霧、精確噴霧等新的施藥技術正在不斷發(fā)展，噴霧系統(tǒng)對施藥量的精確性要求越來越高，這就要求發(fā)展混藥濃度在線檢測技術。本文根據(jù)這種實際需求，通過總結(jié)國內(nèi)外現(xiàn)有混藥濃度檢測技術，結(jié)合工程實際背景，選用不同濃度溶液的透光率不同原理，設計了一種能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)藥濃度在線檢測的裝置。主要研究工作包括以下幾個方面:
　　1、設計了基于透光法混藥濃度在線檢測的裝置
　　以朗伯比爾定律為基礎，完成本檢測裝置的整體設計。通過對

2、比選用線陣CCD傳感器為光強接收裝置，超高亮發(fā)光二極管為光源，選用飛思卡爾MC9S12XS128單片機;設計了長方體的透明檢測流道，以LM2596為芯片的可調(diào)穩(wěn)壓電源模塊、以LMV358為芯片的放大電路模塊，并用C語言進行了線陣CCD模塊的驅(qū)動、數(shù)據(jù)的采集、處理、保存與輸出等程序編程。
　　2、混藥濃度在線檢測裝置性能的實驗研究
　　首先對檢測裝置進行了標定。給出0.1g/L、0.3g/L、0.5g/L、0.7g/L和0.9

3、g/L五種濃度的胭脂紅溶液下，所采集的每個像素點對應50組灰度值的數(shù)據(jù)圖。選擇每種濃度下50組灰度值數(shù)據(jù)中變異系數(shù)都小于5％的像素點作為有效像素點，用有效灰度值表示溶液濃度。給出標準胭脂紅溶液濃度與平均有效灰度值的擬合曲線，相關系數(shù)高達0.9877。
　　用本裝置對標準的0.27 g/L、0.37 g/L、0.47 g/L、0.57 g/L、0.67g/L濃度胭脂紅溶液進行檢測，每種濃度測量5組數(shù)據(jù)，5組檢測數(shù)據(jù)的變異系數(shù)均不大于

4、1.38％，說明檢測裝置穩(wěn)定性較好。五次實測濃度值的平均與標準濃度之間的偏差均不大于0.0184g/L，相對誤差均不大于3.081％，說明本檢測裝置可以用于混藥濃度的在線檢測。
　　3、不同因素對濃度檢測影響的實驗及真實農(nóng)藥實驗
　　在0.1g/L、0.3g/L、0.5g/L、0.7g/L和0.9g/L五種濃度的胭脂紅溶液下，進行噴霧流量對濃度檢測影響的實驗。同一種濃度下不同噴霧流量對應的平均有效灰度值的變異系數(shù)均不大于0.

5、28％，說明噴霧流量對于濃度檢測影響較小。
　　在0.1g/L、0.3g/L、0.5g/L、0.7g/L和0.9g/L五種濃度的胭脂紅溶液下，進行噴霧壓力對濃度檢測影響的實驗。對平均有效灰度值與噴霧壓力進行線性擬合，其擬合直線斜率分別為:-68.789、-43.238、-24.83、-10.493、-5.6934，可以發(fā)現(xiàn)濃度越大，擬合的直線斜率越大，說明檢測濃度越大的溶液時，噴霧壓力對檢測的影響越小;檢測濃度越小的溶液時，噴霧壓

6、力對檢測的影響越大。
　　在0.1g/L、0.3g/L、0.5g/L、0.7g/L和0.9g/L五種的濃度胭脂紅溶液下，進行了藥液溫度對濃度檢測影響的實驗。對平均有效灰度值與藥液溫度進行線性擬合，其擬合直線斜率分別為:-0.4668、-0.3896、-0.2362、-0.157、-0.1052，可以發(fā)現(xiàn)濃度越大，擬合的直線斜率越大，說明檢測濃度越大的溶液時，藥液溫度對檢測的影響越小;檢測濃度越小的溶液時，藥液溫度對檢測的影響越大。