[发明专利]PWM间歇喷雾式变量喷施系统特性试验台

说明书

技术领域

本发明涉及PWM间歇喷雾式变量喷施系统特性试验台，属于农业装备特性测试及优化设计领域，尤其是变量施药机特性测试及优化设计领域。

背景技术

为提高农药的有效利用率、减少农药流失、提高防治效果，农药喷施设备应根据农田内各个小区域中作物病虫草害的具体情况，向受害区域均匀准确地喷施所需用量的农药，即变量对靶喷施。变量对靶喷施可实现农药的低污染高效利用，是植保机械和施药技术的重要发展方向。现有的变量喷施控制方式主要有压力调节式、浓度调节式和流量调节式三种，流量调节式又有流量调节阀控制连续喷雾和脉宽调制（PWM）电磁阀控制间歇喷雾两种实现方式。其中，PWM电磁阀控制间歇喷雾式变量喷施系统流量调节范围大、响应速度快、横向空间分辨率高、雾化特性较好，是目前变量喷施控制的主要方式。

PWM间歇喷雾式变量喷施系统在每个喷头前都安装有一个高速开关电磁阀，通过控制电磁阀的通断实现喷头的间歇喷雾，调节电磁阀的通断时间比（PWM信号占空比）即可改变喷头的实际喷雾流量。但电磁阀的频繁快速通断将会在压力管路中引发压力冲击和涡旋，甚至出现气穴和水锤现象，影响喷头的雾化特性和喷雾流量。此外，机动喷雾机中一般都采用隔膜泵等容积泵供液，虽然设置有稳压气室，但仍会产生较大的周期性压力脉动。多个电磁阀及隔膜泵输出的压力波动在管路中传播、耦合，加之管路压力损失的影响，导致不同位置喷头的实际喷雾压力及其波动状况互不相同，对喷头雾化特性和喷雾流量控制精度的影响很大。

通过对药液管路中各液压元件的性能优化和合理匹配，可以减小其各自产生的压力波动，并有效抑制压力波动的发展和传播。但是，国内外有关PWM间歇喷雾式变量喷施系统的研究大部分集中在原型系统的喷雾特性测试上，而有关其内部流场特性和系统优化设计的研究很少，相关的特性测试实验设备也少有报道。文献“脉宽调制间歇喷雾变量喷施系统的静态雾量分布特性”（魏新华等，农业工程学报，2013年第5期，第19-24页）中公开了一种PWM变量喷施试验系统，其管路部分采用隔膜泵供液，主要由药液箱、过滤器、隔膜泵、比例溢流阀、高速开关电磁阀、喷头和管路组成，其测控部分主要由压力传感器、流量传感器、信号调理电路、A/D 数据采集卡、PWM 信号输出卡、功率驱动模块、D/A 输出卡、放大器和工控机组成，可以进行PWM间歇式变量喷施系统的雾化特性、喷施流量控制特性和雾量分布特性的测试，但无法进行管路内部流场测试。

发明内容

为克服现有PWM间歇喷雾式变量喷施试验测试系统无法进行管路内部流场测试的不足，本发明提供PWM间歇喷雾式变量喷施系统特性试验台，可实现隔膜泵出口管路、比例溢流阀入口管路和电磁阀出入口管路等处的内部流场测试和压力监测，从而为PWM间歇喷雾式变量喷施系统中各液压元件的特性测试、性能优化和合理匹配奠定试验基础。

为实现PWM间歇喷雾式变量喷施系统管路内部流场测试，本发明采用如下技术方案：

PWM间歇喷雾式变量喷施系统特性试验台，由管路系统和测控系统组成；管路系统包括隔膜泵供液装置、电控溢流装置和多个相同配置的变量喷施单元；隔膜泵供液装置由药液箱(1)、过滤器A(6)、隔膜泵(7)、压力传感器B(8)、流量传感器A(9)和开关阀B(10)通过管路依次连接而成，隔膜泵的手动溢流支路通过溢流阀(5)接回药液箱(1)，开关阀B(10)的另一端连接主管路；电控溢流装置由开关阀A(4)、压力传感器A(3)、比例溢流阀(2)和药液箱(1)通过管路依次连接而成，开关阀A(4)的另一端连接主管路；变量喷施单元一包括三组并列的“电磁阀+喷头”组合，喷头D(37)的前端管路上设置电磁阀E(36)，喷头E(39)的前端管路上设置电磁阀F(38)，喷头F(41)的前端管路上设置电磁阀G(40)，电磁阀E(36)、电磁阀F(38)、电磁阀G(40)的另一端通过管路汇接到流量传感器B(35)，流量传感器B(35)的另一端通过开关阀G(34)接主管路；变量喷施单元二与变量喷施单元一配置相同，也包括三组并列的“电磁阀+喷头”组合，喷头G(45)的前端管路上设置电磁阀H(44)，喷头H(47)的前端管路上设置电磁阀I(46)，喷头I(49)的前端管路上设置电磁阀J(48)，电磁阀H(44)、电磁阀I(46)、电磁阀J(48)的另一端通过管路汇接到流量传感器C(43)，流量传感器C(43)的另一端通过开关阀H(42)接主管路；