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一种雾滴沉积传感器制造技术

技术编号:16275409 阅读:41 留言:0更新日期:2017-09-22 23:59
本实用新型专利技术公开了一种雾滴沉积传感器,包括湿敏陶瓷和连接湿敏陶瓷的电极,所述湿敏陶瓷由基体层和表面的有机硅烷修饰层组成。湿敏陶瓷部分由上至下分别为有机硅烷纳米层、有机硅烷微米层和基体层,此结构能够有效控制雾滴的下渗,减少雾滴在陶瓷表面的扩散,从而提高雾滴粒径测量的准确率,减少雾滴因为扩散而重合造成雾滴密度的计算误差;本实用新型专利技术通过检测电阻值变化分析雾滴的沉积量。

【技术实现步骤摘要】
一种雾滴沉积传感器
本技术涉及农用航空喷药检测与现代植保研究领域,具体涉及一种雾滴沉积传感器。
技术介绍
航空施药不仅对突发性、大面积的病虫害具有实时、快速处理的优势,在复杂农林地形,如崎岖山林、遍布高大或排布紧密植株的农林环境里,也可以借助GPS导航来规划作业路线实现药物的准确喷施,具备极好的作业环境适应能力。无人机在飞行过程中,可控制定点悬停,灵活性强且成本较低。高浓度、高效、低空、低量的无人机施药技术已成为我国农业植保领域有力的新生力量,不仅得到了广泛关注,在国家农业政策支持下,得到越来越多的发展。国内无人机喷药作业时,农药沉积检测手段成本较高,检测结果不够直接明了。因此,关于雾滴沉降规律和沉积效果的直观有效检测是无人机高浓度防漂移农药喷洒的关键技术之一。针对喷雾雾滴沉降速度的检测,有人利用相位多普勒粒子分析仪“PDPA”,在封闭模拟气候室内进行。利用接收到的运动粒子的散射光的多普勒频移获得粒子的速度信息,利用不同探测器接收到的散射光的相位变化求得粒子的粒径信息。PDPA检测过程中,由于一次性通过激光光束的可能不止一个液滴;并且除了液滴散射光,可能也会有其他光,比如反射光进入光接收系统;而且测量得到的多普勒频率具有一个宽度,即多普勒频率谱线加宽,这些都是造成“PDPA”测量误差的原因。无人机在农田飞行环境复杂,分析仪体积较大,不适宜现实应用推广。针对雾滴沉积效果的检测,国内外普遍使用水敏纸作为药液沉积检测材料。具体操作方法是将水敏纸固定在靶标表面,喷施农药,当农药雾滴沉积到水敏纸上以后会留下印迹,通过图像处理的方法得到液滴覆盖率、液滴粒径大小、液滴沉积密度、变异系数等参数。但是由于现有的航空喷药检测卡即水敏纸的扩散系数为30%左右,液滴在水敏纸上易扩散,造成测试结果不够准确,而且也不能得到特定区域药液的沉积量。公告号为CN 204594846 U的专利文献公开了一种可实现对覆盖雾滴量实时测量的雾滴沉积传感器,包括:极板电容器、多路切换开关、电容频率转换电路、频率电压转换电路、模数转换电路及控制单元,极板电容器包括衬底,衬底上设有覆铜线路组,覆铜线路组包括多个间隔排列的第一铜线和第二铜线,所有的第一铜线的左端共同连接第一集线点,每个第二铜线的右端分别对应连接第二集线点,相邻的第一铜线和第二铜线之间的线路间距为0.1mm。该技术利用雾滴滴落到极板电容器上会引起极板电容器电容值的变化,通过将电容信号变化转换为可被采集的电压信号或电流信号,从而实现对电容器上覆盖雾滴量的测量。该雾滴沉积传感器虽然能较准确反应雾滴沉积量,但是无法给出雾滴粒径分布等方面的技术参数。
技术实现思路
针对现有技术不足,本技术提供了一种雾滴沉积传感器,通过在湿敏陶瓷基体表面设置有机硅烷修饰层,改变雾滴沉积在湿敏陶瓷表面时的接触角,减小雾滴在陶瓷表面的扩散系数,从而提高检测的准确性,可代替传统的航空喷药检测卡。—种雾滴沉积传感器,包括湿敏陶瓷和连接湿敏陶瓷的电极,所述湿敏陶瓷由基体层和表面的有机硅烷修饰层组成。本技术对现有的陶瓷湿敏传感器进行改进,将其应用到喷药雾滴沉积效果的检测当中。本技术在湿敏陶瓷基体层表面设置有机硅烷修饰层,减少雾滴在陶瓷表面的扩散,使得后期图像处理分析得出的例如雾滴平均粒径等数据更准确。同时,利用湿敏陶瓷电阻随湿度变化的特性,检测电阻反映相对湿度变化,进而分析出喷药指定区域的雾滴沉积量。目前常用的湿敏陶瓷有MgCr2O4-T12系、T12-V2O5系、ZnO-Li2O-V2O5系、ZrCr2O4系和ZrO2-MgO系。作为优选,所述湿敏陶瓷基体层为MgCr2O4-T12系湿敏陶瓷。这种材料的表面电阻值能在很宽的范围内随湿度的增加而变小,性能较稳定。本技术的基体层为片状结构,制成近似或小于现有喷药检测卡的尺寸。作为优选,所述基体层的厚度为2?3mm,气孔率为50?60%。本申请研究证明,当湿敏陶瓷表面与雾滴的接触角为85?95°时,能够有效控制雾滴的扩散,提高雾滴粒径测量的准确率,减少雾滴因为扩散而重合造成雾滴密度的计算误差。镀层过厚会造成对液滴渗透的阻碍作用,作为优选,所述有机硅烷修饰层的厚度为20?3 Oum ο作为优选,有机硅烷修饰层均由上、下两层组成,上层为纳米级层,下层为微米级层。所述纳米级层为有机硅烷颗粒粒径为纳米级,所述微米级层为有机硅烷颗粒粒径为微米级,保证雾滴沉积在纳米层上的接触角为85?95°,雾滴沉积在微米层上的接触角为60?70°。更为优选的,上层厚度为0.3?Ιμπι,下层厚度为19?29.7μηι。在此厚度条件下有利于液滴下渗。作为优选,所述有机硅烷为十八烷基硅烷或十六烷基硅烷。更为优选的,所述有机娃烧为十八烧基娃烧,十八烧基娃烧不与水发生反应,保证检测材料使用时的稳定性。表面镀层呈白色,当带有着色剂的雾滴沉积在其表面时,显色更鲜明。水合二氧化钌具有极高的比电容和金属一般的导电性。作为优选,所述电极为二氧化钌电极。在湿敏陶瓷表面烧敷二氧化钌制得多孔性电极。为了不影响在湿敏陶瓷表面进行雾滴参数的分析,二氧化钌电极设置在雾滴检测面的对应面上,作为优选,所述有机硅烷修饰层设于基体层的正面,电极连接基体层的背面。正负电极分别覆盖于基体层背面的两端,从电极导出引线连接测量电路,以测得的电阻值变化表征湿敏陶瓷对雾滴的吸收量。本技术的测量电路为现有技术,均采用现有的元器件组装。与现有技术相比,本技术具备的有益效果:(I)本技术的湿敏陶瓷部分由上至下分别由有机硅烷纳米层、有机硅烷微米层和基体层组成,能够有效控制雾滴的下渗,减少雾滴在陶瓷表面的扩散,从而提高雾滴粒径测量的准确率,减少雾滴因为扩散而重合造成雾滴密度的计算误差;(2)本技术通过检测电阻变化值分析得到雾滴的沉积量。【附图说明】图1为本技术结构正视图。图2为本技术结构仰视图。【具体实施方式】下面结合具体实施例和附图对本技术作进一步说明,但下述实施例仅仅为本技术的较佳实施例,并非全部。基于实施方式中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例,都属于本技术的保护范围。如图1所示,本技术雾滴沉积传感器,包括湿敏陶瓷和连接湿敏陶瓷的电极4,其他部件均采用现有的元器件,可参照CN204594846U的专利文献的附图1进行组装。所述湿敏陶瓷由基体层I和基体层正面的十八烷基硅烷修饰层组成。基体层I为片状结构的MgCr2O4-T12系湿敏陶瓷,厚度为2mm,气孔率为60%。十八烷基硅烷修饰层为薄膜镀层,厚度为30μπι,由上、下层组成,上层为纳米级层2,厚度为300nm,下层为微米级层3,厚度为29.7μπι。十八烷基修饰层为雾滴沉积传感器的检测面,当雾滴沉积在最外层的纳米级层时接触角达到95°左右,航空喷药雾滴粒径一般在700微米以内,多孔基体层快速吸取雾滴,药液中溶解的染料在十八烷基硅烷修饰层表面留下雾滴沉积痕迹。如图2所示,电极4为二氧化钌电极,烧敷于基体层I的背面,正负电极分别覆盖于基体层背面的两端,再从电极导出引线5连接测量电路(图中未标示),测得的电阻值变化表征湿敏陶瓷对雾滴的吸收量。在实际应用中,本技术的雾滴沉积传感器代替传统的本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雾滴沉积传感器,包括湿敏陶瓷和连接湿敏陶瓷的电极,其特征在于,所述湿敏陶瓷由基体层和表面的有机硅烷修饰层组成。2.如权利要求1所述的雾滴沉积传感器,其特征在于,所述基体层的厚度为2?3mm,气孔率为50?60 %。3.如权利要求1所述的雾滴沉积传感器,其特征在于,所述有机硅烷修饰层的厚度为20?30μπιο4.如权利要求1所述的雾滴沉积传感器,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:周莉萍何勇方慧张艳超冯雷赵艳茹
申请(专利权)人:浙江大学
类型:新型
国别省市:

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