[发明专利]一种植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置及方法

权利要求书

1.一种植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置，其特征在于：包括无人飞机(1)、雷达(2)、药箱(3)、泵(4)、主管(5)和组合喷头(6)；所述雷达(2)设置在无人飞机(1)的下方，无人飞机(1)上配置有药箱(3)；所述药箱(3)上连接有泵(4)，并通过主管(5)与组合喷头(6)连接；

所述组合喷头(6)包括自上而下依次安装的电机(7)、上管路(8)、上离心喷头(9)、中管路(10)、中离心喷头(11)、下管路(12)、下离心喷头(13)、堵头(14)；

所述上离心喷头(9)包括内转子(19)、外转子(24)、磁流变液(26)、挡圈(20)、轴承(21)、喷洒装置(27)由内而外形成同心结构，所述外转子(24)通过轴承(21)安装在内转子(19)上，内转子(19)与外转子(24)通过密封圈(28)形成密闭空间，二者之间充满磁流变液(26)，内转子(19)上内部设有线圈(25)；

所述喷洒装置(27)通过支撑座(16)固定在外转子(24)上，喷洒装置(27)包括圆环(15)、进水管(17)和出水管(18)，所述进水管(17)和出水管(18)均与圆环(15)相通；

所述外转子(24)上设有环形槽(31)、下出水口(32)和上出水口(33)；所述上离心喷头(9)的外侧安装有电磁阀(22)，电磁阀(22)与上出水口(33)及进水管(17)连接；线圈(25)与电磁阀(22)均通过导电环(30)与电源连接，且导电环(30)与内转子(19)之间设有绝缘层(29)；

所述上离心喷头(9)、中离心喷头(11)、下离心喷头(13)均安装在雾化转盘(23)上，所述电机(7)下端设有上LED光源(34)，上离心喷头(9)上端设有上光电传感器(35)，上离心喷头(9)下端设有中LED光源(36)，中离心喷头(11)上端设有中光电传感器(37)，中离心喷头(11)下端设有下LED光源(38)，下离心喷头(13)的上端设有下光电传感器(39)。

2.根据权利要求1所述的植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控装置，其特征在于：所述内转子(19)的材料为透磁材料。

3.一种采用所述权利要求1或2所述装置的植保无人飞机雾滴粒径与喷量调控方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)植保作业时，根据作物的类型对飞行参数：作业高度、飞行速度、作业航线进行设置，无人飞机(1)开始飞行，雷达(2)探测作物的冠层密度，从而确定作业参数：雾滴粒径、流量，进一步控制泵(4)的流量，以及组合喷头(6)的工作参数，判断电机(7)转速以及采用组合喷头(6)中的某一种喷头，组合喷头(6)与主管(5)上连接；

2)离心喷头的雾滴粒径不仅与转盘转速、流量相关，同时与雾化转盘的齿数密切相关，所述上离心喷头(9)、中离心喷头(11)、下离心喷头(13)上的雾化转盘(23)齿数不同，具体齿数确定根据实验室在不同高度、不同作物上的试验结果制定；

3)工作时，根据判断的结果，决定采用上离心喷头(9)、中离心喷头(11)、下离心喷头(13)，如结论是上离心喷头(9)喷洒，此时电机(7)通电旋转，带动线圈(25)旋转，线圈(25)与电磁阀(22)也开始通电，通过耦合效应雾化转盘(23)旋转，当线圈(25)通电时，产生的电磁效应控制内转子(19)与外转子(24)之间的磁流变液(26)的磁流变效应，内转子(19)与外转子(24)产生耦合效应，进一步控制离心雾化转盘(23)；并且通过控制线圈(25)的电流，达到磁流变效应的变化，从而控制离心雾化转盘(23)的转速；电磁阀(22)打开，泵(4)开始输送药液，无人机开始作业；上管路(8)在外转子(24)内部滑动，中管路(10)在中离心喷头内部滑动，同时由于中离心喷头(11)、下离心喷头(13)上的电磁阀与线圈均未通电，从而药液不会从管路流至雾化转盘(23)上，且外转子不会旋转，进一步的节约能耗，下离心喷头(13)外转子上安装有堵头，保证药液不会泄漏；

4)以上离心喷头(9)旋转时转速反馈为例，上光电传感器(35)安装在外转子(24)上，上LED光源(34)固定在电机(7)外壳上，当上离心喷头(9)旋转时，上光电传感器(35)跟随着外转子(24)以相同的转速旋转，将其转速测定反馈至下位机，并与目标转速进行比对，通过控制线圈(25)上的电流以及内转子(19)的转速，从而调整上离心喷头(9)的转速；

5)流量调控，通过流量传感器测定当前实际流量，反馈至下位机，并与目标流量比对，通过控制泵(4)的电压，从而调整输出药液流量。