基于驻波与ZigBee实时监测雾滴蒸发系统设计与试验

吴亚垒，祁力钧，张 亚，Elizabeth Musiu，李 帅，程浈浈，程一帆



基于驻波与ZigBee实时监测雾滴蒸发系统设计与试验

吴亚垒1，祁力钧1※，张 亚2，Elizabeth Musiu1，李 帅3，程浈浈1，程一帆1

（1. 中国农业大学工学院，北京100083；2. 中国农业大学信息与电气工程学院，北京100083；3. 华北电力大学能源动力与机械工程学院，保定071051）

雾滴在叶面上蒸发时间长短，会改变叶面对农药的吸收效率。为了阐述药液在叶面的蒸发情况，该文设计了基于驻波与ZigBee无线传输的雾滴蒸发实时监测装置。该装置以STM32为核心搭建ZigBee网络，雾滴采集传感器信号由RS232串口传至基于LabView2014设计的远程终端，并通过波形图实时在线监测雾滴蒸发状况。试验证明该装置能够准确测量药液在叶面的蒸发散失量并显示雾滴面积铺展的波动曲线，较图像处理方法误差小，易操作，更具实用性。试验还表明：1）蒸发时间与粒径大小呈正相关，随粒径增大而增长，但当粒径超过242.3m时，蒸发时间随粒径增大而增长的趋势更为明显。2）蒸发时间与面积铺展率呈负相关，随面积铺展率的变大而减少。当有机硅体积分数由0.025%增到0.050%时，雾滴面积铺展率呈变大趋势，但当由0.050%增到0.100%时，雾滴铺展率增长幅度相对缩小。3）该装置不仅能够实现远程检测，避免接触药液，而且实时分析雾滴在叶面的蒸发时间与面积铺展率，合理选择有机硅体积分数与雾滴粒径，有助于改善叶面对药液的吸收效率。

设计；计算机仿真；喷雾；ZigBee无线传输；驻波率原理；有机硅助剂；铺展与蒸发

0 引 言

农药雾滴在植物叶面上蒸发时间的长短，与植物叶面对农药雾滴的吸收效率有着紧密的联系，它直接影响着农药施用效率的高低[1-6]。农药可分为内吸式和触杀式，内吸式农药雾滴沉降到叶面后，雾滴蒸发时间越长，叶片表面的毛细孔吸收农药微粒就越多，农药对病虫害的防治效果也越好。触杀式农药则是雾滴蒸发时间越短，农药雾滴受叶面夹角发生滚落以及受自然风从植物叶面飘失的机率就越小，农药对病虫害的防治效果就越好[7]。因此，农药雾滴在植物叶片表面上的蒸发时间长短，会影响病虫害的防治效果和农药利用率的高低。Zhu等[8]的研究说明农药主要通过内吸与触杀两种形式作用于杂草，增加铺展面积可以增加雾滴与叶面的接触面积，减少滚落损失，提高作业效果。Knoche等[9]认为延长雾滴在叶片表面的蒸发时间可以增加植物对农药的吸收。Ramsey等[10]研究发现雾滴完全蒸发后，植物组织对农药的吸收作用基本结束。祁力钧等[11]在植物叶面雾滴的蒸发过程中用数码摄像机记录，以获取雾滴完全蒸发所需的时间，并由Matlab图形处理工具箱对视频中表征雾滴最大铺展面积的数字图像作分割处理[12-14]，计算雾滴最大铺展面积。吴亚垒等[15]基于驻波率原理设计了雾滴地面沉积实时检测系统，同时结合温室自走式喷雾机系统进行了应用测试与试验验证，实现了雾滴沉积量准确、快速的获取。

近期国内的雾滴蒸发测试系统普遍结合数码照相机和显微镜对雾滴图像进行连续拍摄并记录蒸发时间，之后运用计算机中的图像处理软件分析雾滴面积铺展[11]，其检测方法易受野外环境限制且工作量大、效率低，误差大。本研究旨在开展农药雾滴在作物叶面上蒸发时间和扩展规律研究，以期设计一套基于驻波与ZigBee实时监测雾滴蒸发系统，不但可以避免接触农药，而且能够掌握雾滴蒸发时间长短的规律，从而根据作物需求，在特定环境下选择适当体积分数的有机硅助剂与雾滴粒径，提高农药喷雾施用效率。

1 系统的设计思路与基本原理

本研究设计的叉指型雾滴蒸发实时在线监测系统基于驻波与ZigBee原理，由带有AD芯片的STM32单片机、ZigBee无线传输模块、100 MHz信号源、50 Ω同轴传输线、高频检波与差分运算放大电路、叉指型雾滴蒸发检测极板探头及12 V欧力能供电模块组成。利用驻波与ZigBee原理测量雾滴沉积量实际上反映的是喷雾环境下叉指型雾滴采集板探头随雾滴蒸发时间的特性阻抗变化。雾滴蒸发系统装置测试原理见图1。

注：A、B分别为传输线的2个端点；ZL为叉指型雾滴采集板特征阻抗；d、e、h、L分别为叉指型雾滴极板间距、宽度、厚度和长度。

当雾滴采集传感器电路中晶振产生的高频电磁波沿着传输线被传送到叉指型雾滴采集探头，由于探头的阻抗与传输线的阻抗不匹配，一部分信号将被反射回来。在传输线上，高频入射波与反射波叠加形成驻波，传输线上各点的电压幅值存在变化[16]。该系统以STM32单片机为核心搭建ZigBee网络，终端节点通过ADC采集电压伏值，通过网络将数据发给协调器，协调器通过RS232串口将数据传送至LabView2014软件，并通过波形图实时在线监测雾滴蒸发状况。

式中1为高频振荡器的信号幅值，mV；Z为同轴传输线的特征阻抗，Ω；Z为叉指型雾滴采集板特征阻抗，Ω。

本研究中Z为50 Ω的标准同轴电缆。在1和Z恒定的情况下，传输线两端的电位差U只与叉指型装置阻抗Z有关，当Z=Z时，传输线上不会产生驻波，传输线两端电压为0 V。因此，确定叉指型极板探头的阻抗Z尤为重要。

叉指型极板探头的检测阻抗值Z与导纳关系如下

式中ω为叉指型极板测试角频率，rad/s；C为叉指型极板总的电容，F。

叉指型极板探头的阻抗特性与间隙内铺洒物质的介电常数有关，其电容为

式中为极板间介电系数，F/m；为平行板覆盖面积，mm2；为叉指型极板间距，mm。

叉指型雾滴采集板探头为具有一定间距、一定宽度（mm）、一定厚度（mm）和一定长度（mm）的长方形敷铜板，将多个极板并联且等间距固定，即可用于雾滴沉积测量的叉指型极板，极板底侧与树脂板固化，树脂板总面积0，包括叉指型极板的表面积1及极板间面积2，极板间面积可以根据介质不同，分割成空气介质面积3和药液介质面积4。其中

式中0为树脂板的总面积，mm²；1和2分别为极板上与极板间的表面积，mm²；3和4分别为空气与药液介质的表面积，mm²。

当所设计叉指型极板覆盖面积不可变，通过极板间介电质改变引起介电常数变化，从而改变电容器电容。设定空气介电常数为1，叉指型极板间无雾滴沉降时，电容量为C。当叉指型极板间有雾滴沉降时，因介质变成由液滴和空气组成的混合体，液滴介电常数与空气不同[17]，所以电容等效介电常数值发生变化，从而电容变为C。施药过程中，药液浓度一旦固定，在忽略环境温差变化对溶液介电常数影响时，药液的介电常数是定值，设定药液的介电常数为2，电容量为

式中C和C分别为极板间雾滴无沉降与有沉降时的电容量，F；1和2分别为空气与药液的介电常数。

雾滴喷施前后电压值变化与雾滴沉积量的理论关系表达式为

故基于以上式（1）－式（6）推导，可以得出：在喷雾环境下叉指型雾滴采集板探头的特性阻抗变化不仅可以表征喷施前后雾滴在叉指型雾滴采集板的沉积量变化，也可以表征喷施后实际雾滴蒸发耗损量的变化，所以从理论分析来看，可以利用介电理论中的驻波率原理的电压变化来反映喷施后雾滴蒸发耗损量的变化。

2 系统在线采样与通讯设计

2.1 系统通信

ZigBee技术是近些年才兴起的近距离无线通信技术，是无线传感器网络（WSN，wireless sensor network）的核心技术之一。使用该技术的节点设备能够使喷雾环境和分析环境进行分离且实现远程传输，自组网无需人工干预，成本低廉，能耗低，设备复杂度低且网络容量大[18]。本设计中使用DL-20串口2.4G无线模块，配置模式可分为广播模式和对点模式，广播模式为多点同时进行传输，会造成1%左右的误比特率，随着节点数增加误比特率显著提高。在实操中配置成点对点模式，只允许两个节点互相通讯，通讯保证丢失率为0%，满足本设计喷雾环境与分析环境中数据的双向收发。

2.2 下位机

系统传输采用STM32微控制器作为硬件核心，具有ADC模块，免去了使用8位单片机需要外搭ADC电路过程，简化电路设计并提高了转换的快速性和准确性[19]。STM32单片机是基于Cortex-M3内核的32位的STM32处理器，工作频率可以达到72 MHz，其内部具有3个12位的ADC采集通道，每个ADC共用了多达21个外部通道接口，可以实现单次或连续外部数据采样[20]，这样便能实现雾滴采集系统实时在线的快速采集。为了提高数据的精确度，需要给STM32提供了一个外部电压基准源。此外基于驻波率的雾滴采集传感器系统输出电压值（0～2.3 V），该输入电压可能与ADC采样范围之间存在电压跨度不相等的情况，往往并不能直接输入到MCU的AD采样引脚，需要对信号进行调理，使雾滴采集传感器与ADC的组合达到最好的精度，而本设计的ADC采集模块采集电压值0～3 V，满足采样区间要求。下位机软件全部采用MDK5软件编程，①开启PA口时钟和ADC时钟，设置PA1为模拟输入。②复位ADC，同时设置ADC分频因子。③初始化ADC参数，设置ADC的工作模式以及规则序列的相关信息。④使能ADC并校准。⑤配置规则通道参数。⑥开启软件转换。⑦等待转换完成，读取雾滴实时蒸发后的ADC值。

2.3 上位机

上位机软件采用LabView2014开发，操作系统为Windows10。LabView是一种图形化的编程语言和开发环境，功能强大灵活，有丰富的函数、数值分析、信号处理和设备驱动等功能，适用于测量和控制，是一种适宜的上位机软件开发工具[21-23]。本研究设计的上位机界面见图2，图中为蒸发过程一段区间内的电压采集值随着蒸发时间变化的趋势图，该图中差分放大电路输出电压中存在一些本地噪声干扰波动，且波幅较小，其中横轴接收1次数据时间为300 ms，图中左下发送区域具有发出数据采集命令的功能，左上接收区域能够接收下位机返回的测量结果，并对下位机的实时状态进行在线监控，以波形图的形式表征接收的雾滴采集信息。

图2 雾滴蒸发系统测试上位机界面

图3是图2经过数据处理的折线图，其中红色曲线为二次多项式拟合曲线，当下拟合度2=0.967 7，且斜率代表蒸发速率，蓝色波动线在红色曲线两侧上下波动，蓝色波动线表征蒸发过程中雾滴面积不同的铺展程度，波动越剧烈铺展程度就越严重。最终，采集后的雾滴数据结果也可以保存转换成Excel文件。

图3 雾滴蒸发系统数据处理图

3 试验准备与方案设计

3.1 试验仪器、材料

试验试剂：有机硅溶液（表面活性剂FY-4808，广州市氟缘硅科技有限公司）和自来水。

试验仪器：0.5～10L移液枪（Dragon-MED，最小变量0.1L），燕龙YL45-B型高压动力喷雾机，行走平台，kestrel 4 500小型气象站、烧杯、乳胶手套，SA-50W-12V/4A供电模块，在线采集装置规格（4 cm× 4.2 cm），MSS-33544激光粒度仪。

3.2 雾滴蒸发试验处理

滴取前，将叉指型极板表面擦拭干净，放进玻璃手套箱（尽可能减少蒸发造成的误差）。试验开始，利用微量移液枪连续移取体积为0.1L大小的单个雾滴进行试验，使雾滴充分滴落到叉指型雾滴采集极板间隙中。滴取时，不断记录滴取个数与在线采集装置中电压的示数变化。重复50次试验。温度为（20±0.8）℃，湿度为（36±0.3）%，试验布置示意图如图4所示。

图4 蒸发试验装置示意图

3.3 雾滴铺展面积与电压值关系的测定方法

试验在玻璃手套箱环境下进行。基于试验环境条件，在保证大小一致雾滴均匀滴取的前提下，随雾滴个数递增，雾滴铺展面积成整数倍增加；为更好地定量测定叉指型雾滴采集装置输出电压与滴取前后雾滴铺展面积的关系转换对雾滴个数的等效关系的建立，并对所测的数据进行拟合；测量数据中滴取前后在线采集电压输出变化值为自变量，滴取前后的雾滴个数为因变量，绘出图如图5所示。

图5 电压增量与雾滴个数之间的关系

由图5知，叉指型雾滴采集装置输出电压与滴取前后雾滴个数（雾滴铺展面积）拟合度很高，2达到0.997 6，很好的验证了测试输出电压值的变化可以表征雾滴铺展面积的变化。

由波形图3知，振荡幅度较大的波大于本地噪声的部分，则为该文中雾滴面积铺展部分，同时参照图5可合理简化为单位时间1 s内波峰与波谷的电压差近似为雾滴铺展面积。基于该定义得，雾滴面积铺展率为单位时间1 s内铺展面积相对铺展前的比值，又等同于单位时间1 s内波形图中波峰与波谷电压差与铺展前电压的比值。

各组试验中每隔1 s采集一次雾滴铺展过程中的电压波峰、波谷，式（7）为雾滴面积[11,24]的铺展率

3.4 雾滴蒸发时间可行性分析及标定方法

由图5可知，利用移液枪将0.1L雾滴点到叉指型极板间前后，当采集板表面没有雾滴时，电压值的增加量为0 mV，同时也论证了雾滴完全蒸发后，电压值的增加量亦为0 mV，结果表明，该蒸发测试系统在雾滴蒸发时间测量上具有可行性。本文采用上位机开发软件界面中的波形图记录雾滴采集器表面雾滴从沉积到全部蒸发时间，标记雾滴沉积到树脂板的时间标记为1，完全蒸发时间标记为2，雾滴完全蒸发所需时间即为=2−1。

3.5 雾滴粒径测量

一般田间作业，喷嘴距离目标高度在0.5～1 m间，即使是50m雾滴也能达到靶标表面[25]，本文忽略雾滴在空气中的蒸发。本研究选择0.6 m喷雾距离进行蒸发测试（模拟真实的喷雾环境），以雾滴体积中径和表面活性剂为因素分析，选择5种大小差异粒径，5种不同体积分数的表面活性剂，组合进行蒸发时间试验，待蒸发完毕，进行因素分析。

喷头选取TeeJet公司生产的F-110-015、F-110-03、F-110-06三种型号的喷头，组合3种不同喷雾压力进行试验，压力为150、300、500 kPa。利用激光粒度仪，测定各喷头在0.6 m高度上不同喷雾压力下相应雾滴体积中径，测量结果如表1所示。

为保证试验结果具有可参考性，需采用体积中径差值较大的雾滴进行试验。采用133.1、177.6、204.3、242.3、286.7m 5种粒径下雾滴，即F-110-015(500 kPa)、F-110-03(300 kPa)、F-110-03(150 kPa)、F-110-06(300 kPa)、F-110-06(150 kPa) 5种喷头压力组合进入后续试验。

表1 不同喷头型号和喷雾压力下的体积中径

3.6 应用测试

试验在中国农业大学教育部现代精细农业系统研究重点试验室进行，室内温度20.8 ℃，相对湿度36%。试验前，在溶液中分别添加体积分数为0，0.025、0.050、0.075、0.100%的表面活性剂（有机硅）。试验中，利用YL45-B 型高压喷雾机构建喷洒系统，将喷杆固定于移动行走平台，以30 cm/s的作业速度在距离60 cm的高度上垂直向下喷雾。载物台轴线中心处布置雾滴采集传感器，每种组合方式进行3次重复试验。选择雾滴传感器采集板作为靶标采集雾滴，构建后的模拟雾滴蒸发的试验环境如图6所示，蒸发时间采集系统如图7所示。

1.YL-45B型喷雾机 2.滑轨式支架 3.移动挂载喷杆电动机 4.喷雾系统 5.载物台 6.雾滴采集传感器 7.STM32和ZigBee采集装置

1.ZigBee传感器 2.供电模块 3.带ADC模块的STM32电路板 4.叉指型雾滴蒸发测试板 5.基于驻波的雾滴采集电路板 6.防水封箱

4 结果与分析

4.1 雾滴蒸发时间分析结果

不同雾滴粒径关系下蒸发时间和表面活性剂的体积分数曲线如图8所示。

图8 各组试验平均蒸发时间

当有机硅助剂体积分数一定的情况下，雾滴蒸发时间随着雾滴粒径的增大而逐渐增长，特别是当雾滴粒径超过242.3m时这种趋势更为明显。该变化规律与Matthews研究的雾滴蒸发规律相一致[23]。同时有研究[25]表明，液体被分离成小雾滴时，其表面积会大大增加，而且在总体积不变的情况下，雾滴直径越小，其表面积总和越大，随着雾滴直径的减少，其表面积急剧增加，使得雾滴与空气的接触面积加大，挥发性增强，这与试验论证的结果亦相符。另一方面，特别是在湿度比较小的空气中，小雾滴能够存在的时间很短。为防止雾滴没有到达测试板就已经蒸发，试验中采用大粒径雾滴或停喷措施。受篇幅影响，只针对限定的温湿度下分析。

根据Clausius-Clapeymn方程[25]可知混合溶液的摩尔蒸发焓降低，有利于溶液相变向蒸发方向进行。其中Clausius-Clapeymn方程的数学公式为

式中ΔH为混合溶液的摩尔蒸发焓，J/mol，其中Δ为蒸发变化值；为环境温度，K；为摩尔气体常数，J/(mol·K)。

加入有机硅助剂后，由式（9）可知，混合后的雾滴摩尔蒸发焓进一步降低，同时有机硅助剂降低了雾滴的表面能，使得铺展面积有所增大，继而蒸发速度更快[26]。由图8可知，当雾滴粒径不变的情况下，低有机硅浓度下，蒸发时间越长，其主要原因为雾滴在叶片表面不易铺展，与空气接触面小。随有机硅助剂体积分数的增加雾滴的蒸发时间呈急剧减小的趋势，而当有机硅助剂体积分数超过0.075%时，蒸发时间随粒径大小变化相对稳定、趋于平缓，这是由于有机硅体积分数突破临界点所导致的，由雾滴蒸发时间的分析结果可知，蒸发时间与雾滴面积铺展率负相关，与粒径大小呈正相关，由此验证了该蒸发系统对蒸发时间测试的可行性。

4.2 雾滴面积平均铺展率分析结果

由表2可知，在有机硅助剂体积分数为0～0.050%时，雾滴面积平均铺展率均随有机硅助剂体积分数的增大而增加。但当有机硅助剂体积分数0.025%～0.050%相较于0～0.025%时雾滴的铺展面积扩张幅度趋势显著。之后再增大有机硅助剂体积分数到0.100％时，雾滴的铺展扩张幅度再度减小。其主要原因是添加表面活性剂可有效降低药液在靶标物上的接触角，增加药液在生物靶标表面的润湿和铺展能，从而雾滴面积平均铺展率随有机硅助剂体积分数的增大而增加，这与IlIrimKoncKmrf公式[27]规律相一致。

IlIrimKoncKmrf公式的数学表达式为

式中为雾滴的表面张力，N/m；0为纯溶液的表面张力，N/m；为有机硅溶液浓度，mol/L；c为标准溶液浓度，mol/L；，为常数。

其主要原因是雾滴表面张力的减小与有机硅体积分数成正比，即随着有机硅体积分数的增大，雾滴表面张力不断减小。随着雾滴与树脂板界面张力不断降低，树脂板表面铺展的Gibbs[28]自由能发生变化，雾滴在树脂板表面发生不同程度的铺展，液滴在表面铺展过程中迅速向球缺形态转变，这样雾滴平均铺展率增加，蒸发时间变短，同时该结果与姜咏芳研究结果一致[29]。基于这一相同的规律，验证并说明了该文所设计的雾滴蒸发测试系统在雾滴面积铺展研究上同样满足应用需求。

表2 各组试验中雾滴面积平均铺展率

与此同时，表2中有机硅助剂体积分数由0增加到0.100%的过程中，雾滴面积平均铺展率增大幅度由小到大再变小，该趋势说明雾滴中有机硅助剂体积分数由0.025%增大到0.050%时达到了铺展变化的临界点。同时随着雾滴粒径的增大，雾滴面积平均铺展率均随着有雾滴粒径的增大而增大，该增大趋势变化明显弱于有机硅助剂的作用，这与已有的研究规律也是相一致的[18,30]。

由雾滴面积铺展率分析结果可知，雾滴面积平均铺展率可以表征蒸发过程中雾滴不同程度的铺展，这和实际情况中采用润湿卡测试[31-32]结果亦相符，同时验证了基于驻波与ZigBee实时监测雾滴蒸发系统设计的实用和可行性。

5 结 论

1）该蒸发测试系统试验证明该装置能够准确测量药液在叶面的蒸发散失量并显示雾滴面积铺展的波动曲线，雾滴粒径大小一致下，随着雾滴个数的增加，叉指型雾滴采集装置输出电压与滴取前后雾滴个数拟合度高，拟合度达到0.997 6。

2）该蒸发系统能够实时分析雾滴在叶片表面蒸发时间，同时验证了雾滴蒸发时间与粒径大小呈正相关，雾滴在叶面蒸发时间随雾滴粒径增大而增长，但当雾滴粒径超过242.3m时，蒸发时间随粒径增大而增长的趋势更为明显。

3）雾滴粒径大小一致下，蒸发时间与面积铺展率呈负相关，当有机硅助剂体积分数由0.025%增大到0.050%时，雾滴面积铺展率扩张幅度呈变大趋势。之后再增大助剂体积分数到0.100%时，雾滴铺展率扩张幅度再度减小。

4）为了延长蒸发时间，适当降低有机硅助剂的体积分数，选用较大粒径的雾滴进行喷雾；同时为了缩短蒸发时间，适当提高有机硅助剂的体积分数，并选用较小粒径的雾滴进行喷雾；根据作物需求，在特定环境下选择适当体积分数的有机硅助剂与雾滴粒径，有助于提高农药利用率。

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Design and test of real-time monitoring of droplet evaporation system based on standing wave and ZigBee

Wu Yalei1, Qi Lijun1※, Zhang Ya2, Elizabeth Musiu1, Li Shuai3, Cheng Zhenzhen1, Cheng Yifan1

(1.100083,;2.100083,;3.071051,)

The evaporation time of pesticide droplets on the leaf surface of plants is closely related to the absorption efficiency of pesticide droplets for plant leaves, which directly affects the efficiency of pesticide application. Pesticides can be divided into suction and touch type. For the suction of pesticides, after the droplets subsided to the foliage, as the extension of droplet evaporation time, the capillary pores of the leaves will absorb more pesticide particles, and pesticide pest control effect is better. For touch-type pesticide, the shorter the evaporation time of the droplets, the lower the probability of pesticide droplets falling from the blade surface by natural winds, and the effect of pesticides on pests and diseases is better. Therefore, the evaporation time of pesticide droplets on the surface of leaves, has a great impact on the pest control and pesticide utilization. In order to find out the influence factors of the evaporation of the droplet, the real-time monitoring system of the droplet evaporation based on the standing wave and ZigBee wireless transmission was designed. The system uses STM32 as the core to build the ZigBee network, and terminal nodes are connected with droplet collecting sensor. The data are transmitted to the network coordinator, then the coordinator transmits the data to the remote evaporation system designed by LabView2014 through the RS232 serial port, and the system realizes the real-time monitoring of the droplet evaporation condition through the waveform. From the waveform, we know that from the droplet deposition to the completion of evaporation, the system can accurately receive the data of evaporation loss which are returned by the ZigBee and show the fluctuation curve of the droplet area spread, and compared with the image processing method, its error is small, and it is easy to operate and more practical. The results show that: 1) The evaporation time of droplet is positively correlated with the particle size, which increases with the increase of droplet size. And when the particle size exceeds 242.3m, the trend is more obvious. 2) The droplet evaporation time is negatively correlated with the area spreading rate, and decreases with the increase of the droplet area spreading rate. When the volume fraction of organic silicon increases from 0.025% to 0.050%, the droplet area spread rate increases, but when it increases from 0.050% to 0.100%, the droplet area spread rate is relatively reduced. 3) The evaporation system can not only achieve remote detection, which avoids contact with liquid, but also perform real-time analysis of droplets evaporation time on the leaf surface and the area spread rate, and reasonably choose silicone volume fraction and droplet diameter, which helps to control the liquid absorption efficiency of leaf surface. The evaporation system can analyze the droplet evaporation in the blade surface evaporation time and the area spreading rate in real time. It provides a reference for the study of the evaporation time and spreading law of the droplets on the surface.

design; computer simulation; spraying; ZigBee wireless transmission; standing wave principle; active agent; spreading and evaporation

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.17.017

TP212.9; S491

A

1002-6819(2017)-17-0128-08

2017-04-20

2017-08-28

科技部国家重点研发计划项目“地面与航空高工效施药技术及智能化装备”（2016YFD0200700）；科技部国家重点研发计划项目“现代果园智能化精细生产管理技术装备研发”（2017YFD0701400）

吴亚垒，博士生，研究方向为主要从事植保机械研究。北京 中国农业大学工学院，100083。Email：kevin_wuyalei@cau.edu.cn

祁力钧，博士，教授，研究方向为从事植保机械研究。北京 中国农业大学工学院，100083。Email：qilijun@cau.edu.cn