一种基于增强电场的无人机静电喷雾装置

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1.本发明涉及农业领域，具体涉及一种基于增强电场的无人机静电喷雾装置。

背景技术：

2.农药液体静电喷雾是植物保护的一种常用方法，传统的无人机静电喷雾多利用荷电雾滴云与大地(或接地的农作物)之间产生的空间电场即感应电场(相当于下文所述的“感应电场e3”)实现雾滴吸附过程，并提高叶背的雾滴沉积量，但通常感应电场的强度较低，雾滴的吸附效应不明显。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于增强电场的无人机静电喷雾装置，所述无人机静电喷雾装置利用增强电场力的方式提高了对荷电雾滴的控制，有助于荷电雾滴沿着电场线的方向运动至农作物表面尤其是叶背，提升了农药的中靶率和对叶背病虫害的作用效果。同时由于增强电场的存在，雾滴运动加速，一定程度上抑制了雾滴的漂移，减少农药流失与浪费。
4.本发明解决上述技术问题的技术方案是：
5.一种基于增强电场的无人机静电喷雾装置，包括设置在旋翼无人机上的静电喷雾系统和场强增强系统，其中，
6.所述静电喷雾系统挂载于所述旋翼无人机的机体下方，该静电喷雾系统包括高压静电发生装置以及两套独立的喷雾系统，其中，所述高压静电发生装置设有正高压输出端和负高压输出端，分别用于为所述两套独立的喷雾系统中的液体提供正极高压和负极高压，使两套独立的喷雾系统内的液体分别带上正电荷和负电荷；其中，两套独立的喷雾系统设置在旋翼无人机的两侧，且分别为第一喷雾系统和第二喷雾系统，其中，所述第一喷雾系统与所述高压静电发生装置的正高压输出端连接；所述第二喷雾系统则与所述高压静电发生装置的负高压输出端连接；
7.所述场强增强系统包括高压发生装置和两组增压极板，其中，所述高压发生装置设有正高压输出端和负高压输出端；所述增压极板为两组，两组增压极板分别位于所述第一喷雾系统和所述第二喷雾系统的喷嘴上方，且位于所述旋翼无人机的旋翼下方；其中，位于所述第一喷雾系统的喷嘴上方的增压极板为第一增压极板；位于所述第二喷雾系统的喷嘴上方的增压极板为第二增压极板；所述高压发生装置的正高压输出端与所述第一增压极板连接；所述高压发生装置的负高压输出端与所述第二增压极板相连接。
8.优选的，所述喷雾系统包括药液存储箱、药液管路、隔膜泵、喷杆和喷嘴，其中，所述药液存储箱用于存储药液；所述隔膜泵用于将所述药液存储箱中的药液通过所述药液管道输送到安装在所述喷杆的所述喷嘴上，其中，所述喷杆上端与所述隔膜泵的出口连通，下端则穿过所述第一增压极板或第二增压极板后与所述喷嘴连通。
9.优选的，所述高压静电发生装置和所述高压发生装置均由两个高压静电发生器与
缓冲电感器串联而成，且同时具有正高压电极和负高压电极。
10.优选的，所述增压极板为水平安装，该增压极板的上表面涂有绝缘物质，下表面无其他异物遮挡。
11.优选的，所述增压极板的尺寸应大于等于所述喷嘴的喷雾雾锥的覆盖面积。
12.优选的，所述增压极板由导电性强的材质制成，且该增压极板上设有通气孔，用于缓冲所述旋翼无人机的旋翼产生的下洗气流。
13.优选的，所述高压静电发生装置和所述高压发生装置的输出电压均在10kv以上。
14.优选的，所述喷杆与所述喷嘴之间设置有用于调节所述喷嘴的位置的调节结构。
15.优选的，安装在所述喷杆上的喷嘴的数量为2n个，其中，n为整数；每个喷嘴均采用金属材质制成；所述喷嘴为小孔径的快接喷嘴，或小孔径的可快速更换扇形、或小孔径的空心圆锥型液力式喷嘴。
16.优选的，所述静电喷雾系统和所述场强增强系统的各个模块与所述旋翼无人机的机体之间均采用绝缘材料制成的连接部件连接。
17.本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
18.(1)、本发明的基于增强电场的无人机静电喷雾装置的场强增强系统产生的增强电场使荷电雾滴云受到的电场力增大，使其与作物靶标之间的吸附效应增强，从而使得本该脱靶流失的农药雾滴吸附沉积到农作物上，进而提升了农药液滴的中靶率，提升了农药的利用率。
19.(2)、本发明的基于增强电场的无人机静电喷雾装置的场强增强系统提供了额外的增压电场，且采用双极接触式荷电方法，与感应式荷电方法相比，其喷嘴能够产生额外的喷嘴电场，并且通过与大地的连接，增强了雾滴云与农作物靶标之间的电势差。增压电场和喷嘴电场组成增强电场，由于增强电场的方向总是与雾滴云的初始运动方向相同，有助于荷电雾滴云沿着电场线(正电荷)或者逆着电场线(负电荷)运动，使雾滴更容易吸附运动至叶背面，提升农药对叶背的病虫害的防治效果。
20.(3)、由于本发明的基于增强电场的无人机静电喷雾装置的增强电场的作用，为处于空间电场中的荷电雾滴云提供了更多动能，使其能够加速运动，在一定程度上抑制了雾滴的横向漂移，使得更多的农药雾滴作用于作物上，这有利于节省成本。
附图说明
21.图1为本发明的基于增强电场的无人机静电喷雾装置的结构示意图。
22.图中，1、高压静电发生装置；2、高压发生装置；3、第一喷雾系统的药液存储箱；4、旋翼无人机的旋翼；5、第一喷雾系统的隔膜泵；6、第一喷雾系统的药液管路；7、第一增压极板；8、第一喷雾系统的喷嘴；9、第二喷雾系统的药液存储箱；10、第二喷雾系统的隔膜泵；11、第二喷雾系统的药液管路；12、第二喷雾系统的增压极板；13、第二喷雾系统的喷嘴；e1、增压电场；e2、喷嘴电场；e3、感应电场；e4、地面电场；图中的“+”和
“‑”
代表电场力的方向。
具体实施方式
23.下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
24.参见图1，本发明的基于增强电场的无人机静电喷雾装置，包括设置在旋翼无人机上的静电喷雾系统和场强增强系统，其中，
25.所述静电喷雾系统挂载于所述旋翼无人机的机体下方，该述静电喷雾系统采用双极接触式荷电方法，包括高压静电发生装置以及两套独立的喷雾系统，其中，所述高压静电发生装置设有正高压输出端和负高压输出端，分别用于为所述两套独立的喷雾系统中的液体提供正极高压和负极高压，使两套独立的喷雾系统内的液体分别带上正电荷和负电荷；其中，两套独立的喷雾系统设置在旋翼无人机的两侧，且分别为第一喷雾系统和第二喷雾系统，其中，所述第一喷雾系统与所述高压静电发生装置的正高压输出端连接；所述第二喷雾系统则与所述高压静电发生装置的负高压输出端连接；
26.所述场强增强系统包括高压发生装置和两组增压极板，其中，所述高压发生装置设有正高压输出端和负高压输出端；所述增压极板为两组，两组增压极板分别位于所述第一喷雾系统和所述第二喷雾系统的喷嘴上方，且位于所述旋翼无人机的旋翼下方；其中，位于所述第一喷雾系统的喷嘴上方的增压极板为第一增压极板；位于所述第二喷雾系统的喷嘴上方的增压极板为第二增压极板；所述高压发生装置的正高压输出端与所述第一增压极板连接；所述高压发生装置的负高压输出端与所述第二增压极板相连接。
27.参见图1，所述喷雾系统包括药液存储箱、药液管路、隔膜泵、喷杆和喷嘴，其中，所述药液存储箱用于存储药液；所述隔膜泵用于将所述药液存储箱中的药液通过所述药液管道输送到安装在所述喷杆的所述喷嘴上，其中，所述喷杆上端与所述隔膜泵的出口连通，下端则穿过所述第一增压极板或第二增压极板后与所述喷嘴连通。
28.在本实施例中，所述喷杆与所述喷嘴之间设置有用于调节所述喷嘴的位置的调节结构，通过所述调节结构调节所述喷嘴的安装位置或者安装角度，该调节结构可以采用市面上现有的结构实施，例如喷杆上设置多个安装孔，通过将喷嘴与不同安装孔进行配合，实现对该喷嘴的位置进行调节；另外，所述喷嘴的安装距离应以正负雾滴云不重合为原则；安装在所述喷杆上的喷嘴的数量为2n个，其中，n为整数；每个喷嘴均采用金属材质制成；由于采用小孔径的喷嘴可以获得较好的初始雾化效果，因此所述喷嘴可采用小孔径的快接喷嘴，或采用小孔径的可快速更换扇形、或采用小孔径的空心圆锥型液力式喷嘴。
29.参见图1，所述高压静电发生装置和所述高压发生装置均由两个高压静电发生器与缓冲电感器串联而成，且同时具有正高压电极和负高压电极。
30.参见图1，所述增压极板为水平安装，该增压极板的上表面涂有绝缘物质，下表面无其他异物遮挡。另外，所述增压极板的尺寸应大于等于所述喷嘴的喷雾雾锥的覆盖面积。
31.参见图1，所述增压极板由导电性强的材质制成，且该增压极板上设有通气孔，用于缓冲所述旋翼无人机的旋翼产生的下洗气流。
32.参见图1，所述高压静电发生装置和所述高压发生装置的输出电压均在10kv以上。
33.参见图1，所述静电喷雾系统和所述场强增强系统的各个模块与所述旋翼无人机的机体之间均采用绝缘材料制成的连接部件连接。
34.最后，所述旋翼无人机上设置有电源装置，用于给用电模块供电。
35.参见图1，本发明的基于增强电场的无人机静电喷雾装置的工作原理是：
36.在喷雾作业前，操作人员将农药液体等量加入互不连通的两个药液储液箱内，操作无人机的遥控装置让旋翼无人机起飞，当飞到作业区域的时打开静电喷雾系统和场强增
强系统的开关，开始喷雾作业。此时，第一喷雾系统内的液体及其喷嘴喷出的雾滴被充上正电荷，同侧的第一增压极板也被充上正极高压，此时该第一喷雾系统下方的大地或者接地的农作物呈现负电势，荷电雾滴云与大地之间产生感应电场，本发明的无人机静电喷雾装置与大地之间产生喷嘴电场(喷嘴与大地之间构成所述喷嘴电场)和增压电场(增压极板与大地之间构成所述增压电场)，最终由感应电场、喷嘴电场和增压电场组成的三重空间电场被构建，等效为一个“上正下负”的空间电场。带正电荷的雾滴云在“上正下负”的空间电场作用下，沿着电场线的方向运动至农作物靶标的各个部位，尤其是叶子背面。同理，另一侧的第二喷雾系统则构成一个“上负下正”的空间电场，带负电荷的雾滴云逆着电场线的方向运动至农作物靶标各个部位。由于喷嘴、增压极板的极性总是与雾滴云相同，因此电场的方向也总是对雾滴云产生一个有助于雾滴沿着或逆着电场线方向运动的正作用，由于增强的电场使荷电雾滴云受到更强的电场力，即荷电雾滴云与作物靶标之间的吸附效应得到显著增强。同时增强的电场力使荷电雾滴云获得了更多的动能，使得雾滴云加速向作物靶标运动，一定程度上抑制了雾滴的横向漂移。另一方面，正极性的第一喷雾系统、第一增压极板及荷电雾滴云的电势高于大地电势，负极性的第二喷雾系统、第二增压极板及荷电雾滴云的电势低于大地电势，通过大地的连接，使得正极性喷雾和负极性喷雾之间进一步产生电势差，相当于说两者之间再次构成一个地面电场e4，从而使荷电雾滴云与接地的作物靶标之间产生了更强的吸附效应。基于物理学原理设计了增强电场，从而增强荷电雾滴云与接地的作物靶标之间的吸附效应。
37.上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于增强电场的无人机静电喷雾装置，其特征在于，包括设置在旋翼无人机上的静电喷雾系统和场强增强系统，其中，所述静电喷雾系统挂载于所述旋翼无人机的机体下方，该静电喷雾系统包括高压静电发生装置以及两套独立的喷雾系统，其中，所述高压静电发生装置设有正高压输出端和负高压输出端，分别用于为所述两套独立的喷雾系统中的液体提供正极高压和负极高压，使两套独立的喷雾系统内的液体分别带上正电荷和负电荷；其中，两套独立的喷雾系统设置在旋翼无人机的两侧，且分别为第一喷雾系统和第二喷雾系统，其中，所述第一喷雾系统与所述高压静电发生装置的正高压输出端连接；所述第二喷雾系统则与所述高压静电发生装置的负高压输出端连接；所述场强增强系统包括高压发生装置和两组增压极板，其中，所述高压发生装置设有正高压输出端和负高压输出端；所述增压极板为两组，两组增压极板分别位于所述第一喷雾系统和所述第二喷雾系统的喷嘴上方，且位于所述旋翼无人机的旋翼下方；其中，位于所述第一喷雾系统的喷嘴上方的增压极板为第一增压极板；位于所述第二喷雾系统的喷嘴上方的增压极板为第二增压极板；所述高压发生装置的正高压输出端与所述第一增压极板连接；所述高压发生装置的负高压输出端与所述第二增压极板相连接。2.根据权利要求1所述的基于增强电场的无人机静电喷雾装置，其特征在于，所述喷雾系统包括药液存储箱、药液管路、隔膜泵、喷杆和喷嘴，其中，所述药液存储箱用于存储药液；所述隔膜泵用于将所述药液存储箱中的药液通过所述药液管道输送到安装在所述喷杆的所述喷嘴上，其中，所述喷杆上端与所述隔膜泵的出口连通，下端则穿过所述第一增压极板或第二增压极板后与所述喷嘴连通。3.根据权利要求1所述的基于增强电场的无人机静电喷雾装置，其特征在于，所述高压静电发生装置和所述高压发生装置均由两个高压静电发生器与缓冲电感器串联而成，且同时具有正高压电极和负高压电极。4.根据权利要求1所述的基于增强电场的无人机静电喷雾装置，其特征在于，所述增压极板为水平安装，该增压极板的上表面涂有绝缘物质，下表面无其他异物遮挡。5.根据权利要求4所述的基于增强电场的无人机静电喷雾装置，其特征在于，所述增压极板的尺寸应大于等于所述喷嘴的喷雾雾锥的覆盖面积。6.根据权利要求4所述的基于增强电场的无人机静电喷雾装置，其特征在于，所述增压极板由导电性强的材质制成，且该增压极板上设有通气孔，用于缓冲所述旋翼无人机的旋翼产生的下洗气流。7.根据权利要求1所述的基于增强电场的无人机静电喷雾装置，其特征在于，所述高压静电发生装置和所述高压发生装置的输出电压均在10kv以上。8.根据权利要求1所述的基于增强电场的无人机静电喷雾装置，其特征在于，所述喷杆与所述喷嘴之间设置有用于调节所述喷嘴的位置的调节结构。9.根据权利要求1所述的基于增强电场的无人机静电喷雾装置，其特征在于，安装在所述喷杆上的喷嘴的数量为2n个，其中，n为整数；每个喷嘴均采用金属材质制成；所述喷嘴为小孔径的快接喷嘴，或小孔径的可快速更换扇形、或小孔径的空心圆锥型液力式喷嘴。10.根据权利要求1所述的基于增强电场的无人机静电喷雾装置，其特征在于，所述静电喷雾系统和所述场强增强系统的各个模块与所述旋翼无人机的机体之间均采用绝缘材
料制成的连接部件连接。

技术总结

本发明公开了一种基于增强电场的无人机静电喷雾装置，包括静电喷雾系统和场强增强系统；所述静电喷雾系统包括高压静电发生装置和两套独立的喷雾系统；所述场强增强系统包括高压发生装置和两组增压极板；所述静电喷雾系统挂载于旋翼无人机机体下方，所述场强增强系统的增压极板位于旋翼无人机的旋翼与喷嘴之间。本发明在无人机静电喷雾装置与大地(或者接地的作物)之间构建了感应电场(E3)、喷嘴电场(E2)和增压电场(E1)三重空间电场，可以增大雾滴云与作物表面的电势差，使处于空间电场中的荷电雾滴受到更强的电场力作用，有助于雾滴沿着电场线方向吸附沉积至叶片背面，提升对叶背面病虫害的防治效果，并加速雾滴沉降，减少农药飘失与浪费。药飘失与浪费。药飘失与浪费。