基于激光成像的飞行中液滴流量监测方法 岳 中（Yue Zhong） 苗 中华（Zhonghua Miao） 刘 延雷（Yanlei Liu） 何 昌新（Chuangxin He） 张 延龙（Yanlong Zhang） 冯 范（Fan Feng） 邹 卫（Wei Zou） 翟 昌元（Changyuan Zhai） 王 志忠（Zhichong Wang）

《Agronomy》：A Monitoring Method for In-Flight Droplet Flow Rate Based on Laser Imaging Yue Zhong, Zhonghua Miao, Yanlei Liu, Chuangxin He, Yanlong Zhang, Fan Feng, Wei Zou, Changyuan Zhai and Zhichong Wang

　　

摘要

有效的植物保护需要精确监测喷雾液滴，然而目前用于测量飞行中液滴流动的原位方法存在局限性。本研究提出了一种基于激光成像的技术，无需物理接触或使用示踪剂即可量化喷雾强度。通过模拟确定了最佳成像角度，该方法在满足几何约束的同时最大化了接收到的光学特征与液滴体积密度之间的线性关系。随后开发并测试了一种紧凑型采集设备，该设备在固定压力下适用于八种不同规格的喷嘴。图像处理算法（包括裁剪、RGB通道分离和二值化）被用来提取像素面积和累积强度，其中重力测量结果作为参考数据。实验结果表明，在优化的曝光和增益设置下，绿色和蓝色通道的特征与流速之间存在强烈的线性相关性（R² = 0.93–0.97）。基于这些发现，本研究证明了可以通过图像特征直接量化飞行中的液滴流速，这不同于传统的基于沉积量的方法。所提出的方法仅需使用相机和激光模块即可快速、非接触地评估喷雾情况，为喷雾系统的优化和现场监测提供了一种低成本、结构简单的解决方案。