PWM变量控制喷头雾化特性研究

JET 11003 标准扇形喷头建立了脉宽调制的变量喷药 控制系统，实现了根据车速变化完成变量喷药［7］。魏
率和占空比，在相同条件下对不同喷头的流量和粒径 进行测量，分析 PWM 变量施药系统对不同喷头产生
新华等通过 PWM 间歇式变量喷施系统研究了 TＲ80－ 的影响，从而为不同的施药环境和施药机具等提供理
采用 PWM （ Pulse Width Modulation） 间歇喷雾流
延长范围扇形喷头设计了基于喷杆速度变化的 PWM 变量施药控制系统，发现变量系统减少了机械不必要 震动对喷 雾 带 来 的 影 响［10］。Pierce Ｒobert 等 人 使 用 TEEJET XＲ8005 型喷头研究不同占空比下的沉积特 性，实验发现 改 变 占 空 比 会 影 响 喷 雾 沉 积 均 匀 性［11］。
变量喷洒系统采用高频电磁阀为流量控制元件， 通过改变电磁阀的开关量进而改变喷头的流量和压 力［22］。理论上通 过 改 变 控 制 信 号 的 占 空 比 会 线 性 地 改变喷头流量 L1，电磁阀因其机械特性会存在开启反 应时间 t1 和关闭反应时间 t2，信号示意图如图 1 所示。 根据公式（ 1） 可求得此时流量 L1，即
Width Moderation ，PWM ） 控 制 信 号 ，测 试 了 不 同 喷 头 在 不 同 频 率 和 占 空 比 下 的 流 量 和 雾 滴 粒 径 。 结 果 表 明 ： 在 高
频 信 号 下 ，3 种 不 同 类 型 的 喷 头 流 量 和 占 空 比 均 呈 线 性 变 化 趋 势 ，且 和 频 率 呈 正 相 关 性 ； AD120 － 02 型 喷 头 流 量
测试环境下比较不同喷头的喷雾特性。 实际应用中 ，不同 作 物 及 其 复 杂 的 施 药 环 境 对 喷
头有不同的要求，且不同喷头的防治效果不同［21］。本
进行模型普适性实验，结果表明： 模型流量和实际测 量流量均具有很好的一致性［6］。随顺涛等使用 TEE-
文在脉宽调制变量喷施系统的基础上对不同喷头的 喷雾效果进行了研究，改变控制高频电磁阀信号的频
0 引言
目前 ，我国食品安 全 状 况 并 不 乐 观 ，农 药 残 留 、滥
史万 苹 等 PWM 变 量 控 制 系 统 控 制 电 磁 阀 来 研 究 TEEJET 11003 标准扇形喷头的流量情况，流量控制范 围可达到 4： 1［9］。Lebeau 等人使用 TEEJET XＲ 11006
用食品 添 加 剂 等 问 题 都 严 重 威 胁 着 人 类 的 生 命 健 康［1］。农药 残 留 是 食 品 安 全 问 题 中 的 一 大 突 出 问 题［2］，通过采用 精 准 施 药 技 术 减 少 农 药 喷 施 过 量，已 成为植保领域的重要研究方向［3］。
调 节 倍 数 在 相 同 测 量 条 件 下 均 大 于 其 余 两 种 类 型 喷 头 ，在 10 Hz 达 到 最 大 调 节 倍 数 2 ． 01 倍 ； 3 种 喷 头 的 雾 滴 的 体
积 中 值 中 径 和 控 制 信 号 的 占 空 比 、频 率 呈 负 相 关 性 趋 势 变 化 ； TＲ80 － 02 号 喷 头 雾 滴 分 布 相 对 跨 度 和 粒 径 变 化 幅
05 型圆锥雾喷头的静态雾量喷雾特性，发现 PWM 信 号 占 空 比 与 雾 量 沉 积 量 近 似 呈 正 比 关 系［8］。
论基础。
1 理论依据
收稿日期： 2018－10－15 基金项目： 国家自然科学基金项目 （ 31771674） ； 北京市 农 林 科 学 院
2018 创新能力建 设 专 项 （ KJCX20180424 ） ； 陈 立 平 北 京 市 百千万人才工程项目（ 2016－2017） 作者简介： 郭 一 鸣 （ 1993 － ） ，男，河 北 秦 皇 岛 人，硕 士 研 究 生，（ E － mail） 474157691@ qq．com。 通讯作者： 陈立平（ 1973－） ，女，福建惠安人，研究员，（ E － mail） chenlp @ nercita．org．cn。
度 均 最 小 ，其 雾 滴 分 布 展 现 出 最 好 的 稳 定 性 和 均 匀 性 。
关键词： 变量喷洒； 雾化特性； PWM； 电磁阀
中图分类号： S491
文献标识码： A
文章编号： 1003－188X（ 2019） 12－0145－06
DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2019.12.026
2019 年 12 月
农机化研究
第 12 期
PWM 变 量 控 制 喷 头 雾 化 特 性 研 究
郭一鸣1，2 ，张瑞瑞2 ，陈立平2 ，李龙龙2
（ 1 ． 西 北 农 林 科 技 大 学 机 械 与 电 子 工 程 学 院 ，陕 西 杨 凌 712100 ； 2 ． 国 家 农 业 智 能 装 备 工 程 技 术 研 究 中 心 ， 北京 100097）
量调节喷洒系统研究喷头的喷雾特性是当前研究变 量喷洒的 主 要 方 式 之 一［4］。 邓 巍 等 采 用 开 关 电 磁 阀
国内外很多基于脉宽调制的变量喷施系统研究均相 对于同一种或者同一类型喷头进行［12－20］，并未在相同
研究了扇形喷头的喷雾特性，发现喷头流量调节倍数 可达 4．17 倍［5］。翟长远等通过脉宽调制变量喷雾对 TEEJET AITXA 空心锥形喷头建立了喷头流量模型并
摘 要： 为 研 究 基 于 高 频 电 磁 阀 的 变 量 喷 雾 系 统 对 不 同 喷 头 的 喷 雾 特 性 的 影 响 ，选 取 Lu120 － 02 扇 形 、TＲ80 － 02
பைடு நூலகம்
型 锥 形 和 AD120 － 02 型 防 漂 3 种 不 同 喷 头 ，采 用 基 于 高 频 电 磁 阀 的 变 量 喷 雾 系 统 ，通 过 改 变 脉 宽 调 制 （ Pulse
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2019 年 12 月
农机化研究
第 12 期
L1
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－ （ t1 1/F
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