一种农药雾滴叶片跨膜吸收观测装置的制作方法

本发明涉及一种农药雾滴叶片跨膜吸收观测装置，属于农业工程领域。

背景技术：

农药的叶表面喷洒技术广泛应用在害虫防治、病菌抑制以及清除杂草等方面。然而现有的农药喷洒技术的利用效率是比较低的，这种低效率造成了农药的巨大浪费，提高了农作物生产中的额外成本以及加重了对环境污染，因此，提高叶面对农药雾滴的吸收效果是解决以上问题的重要途径之一。对于农药雾滴叶片跨膜吸收的研究依赖于观测装置，现有的观测装置侧重于对叶片正面的吸收过程的研究，但却忽视了叶表面侧面雾滴吸收过程的观测和研究。

现有雾滴叶片吸收观测装置有如下不足：

1.植物在100％湿度环境内，植物除了吸收雾滴以外，也会大量地从极度潮湿的环境空气中吸收水分，从而影响测试精度。

2.测试系统仅仅从顶视方向拍摄雾滴的吸收过程，而雾滴吸收的侧视图像无法获取，导致不能获取雾滴吸收过程的空间形态。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种高精度的农药雾滴叶片跨膜吸收观测装置。通过固定叶片的位置，建立仅包括叶片和位于其上雾滴的100％湿度小环境，并且通过立体显微测试系统来获取叶表面农药雾滴被吸收过程的真实形态变化信息，最大限度地减少因整株植物吸收雾滴而引起的测量误差。

本发明采用的具体技术方案如下：

一种农药雾滴叶片跨膜吸收观测装置，其特征在于：包括数据采集计算机、温湿度控制器、第一数码相机、第一显微镜、照明灯、外雾化喷头、温湿度传感器、内雾化喷头、内防雾玻璃罩、叶片压紧机构、支持架、外防雾玻璃罩、下底板、第二数码相机、第二显微镜，

外防雾玻璃罩笼罩在下底板上构成外防雾室，用于放置整个植株，支持架置于外雾化室内，所述内防雾玻璃罩笼罩在支持架的上顶板上、与支持架的上顶板构成观察室，外雾化喷头、内雾化喷头分别插入外防雾室、观察室内，所述温湿度控制器通过两条数据线分别与外雾化喷头和内雾化喷头相连，分别控制外雾化喷头和内雾化喷头喷雾以控制雾化室内的湿度；

所述温湿度传感器置于观察室内、并通过数据线与数据采集计算机相连接，用于检测内防雾玻璃室内的温湿度；叶片压紧机构设置在观察室内位于支持架的上顶板上方的位置，用于压紧植物叶片；

照明灯位于外防雾玻璃罩的上方，所述第一数码相机和第一显微镜置于外防雾玻璃罩的上方并能够调节第一显微镜与外防雾玻璃罩之间的相对位置，用来获取叶表面正面雾滴的吸收过程；所述第二数码相机和第二显微镜置于外防雾玻璃罩的侧方并能够调节显微镜与外防雾玻璃罩之间的相对位置，用来获取叶片侧面雾滴的吸收过程；第一数码相机和第二数码相机通过两条数据采集线分别与所述数据采集计算机相连接；所述数据采集计算机用于接收、观察和处理第一数码相机和第二数码相机传递过来的叶表面雾滴吸收过程的图像以及监测内防雾玻璃罩内的湿度。

进一步地，所述叶片压紧机构为手动机械式叶边缘压紧器，由第一圆弧形叶边缘压块、第二圆弧形叶边缘压块、单伸出杆无通孔的圆弧形叶边缘压块、单伸出杆和双通孔的固定块、单伸出杆和单通孔的固定块以及六个连接杆组成；所述带有通孔的固定块的圆柱形通孔的中心轴线与带有伸出杆的压块和固定块的伸出杆的中心轴线在同一水平面内平行，通孔和伸出杆的公称直径均为10mm，任意通孔与伸出杆的连接方式采用间隙配合，单伸出杆无通孔的圆弧形叶边缘压块的伸出杆先插入单伸出杆和单通孔的固定块的同侧通孔，再将单伸出杆和双通孔的固定块的两个通孔分别套在已经连接好的单伸出杆无通孔的圆弧形叶边缘压块和单伸出杆和单通孔的固定块的伸出杆上，最后用所述六个连接杆将所有的压块和固定块连接起来构成10个活动铰链。所述单伸出杆和单通孔的固定块通过焊接与支持架固连；所述第一圆弧形叶边缘压块和第二圆弧形叶边缘压块的高度均为15mm，所述单伸出杆无通孔的圆弧形叶边缘压块的伸出杆长度为60mm，所述单伸出杆和单通孔的固定块的伸出杆长度为45mm，所述单伸出杆和双通孔的固定块的伸出杆长度为30mm，所述六个连接杆的厚度均为3mm。

进一步地，所述温湿度控制器具有两个旋钮分别用于控制所述的雾化量，所述内雾化喷头和外雾化喷头为带有指数形过渡段的阶梯形变幅杆低频超声雾化喷头，其主体的振动频率为45-60khz。

进一步地，所述第一数码相机、第二数码相机分别拍摄所述第一显微镜、第二显微镜放大的图像。

进一步地，所述温湿度传感器型号为dht11，温度测量范围：0℃-50℃，湿度测量范围：20％-95％，湿度测量误差为±5％。

进一步地，所述外防雾玻璃罩具有五个面，其尺寸为：长620mm，宽380mm，高304mm，材质为表面涂有导电材料ito和氧化硅的普通玻璃，所述外防雾玻璃罩上表面开有直径为13mm的喷头固定孔。

进一步地，所述内防雾玻璃罩具有五个面，其尺寸为：长180mm，宽180mm，高50mm，材质为表面涂有导电材料ito和氧化硅的普通玻璃，所述内防雾玻璃罩上表面开有直径为13mm喷头的固定孔。

本发明的优点是：

1.现有雾滴吸收观测系统是把整个植物放置在在100％湿度环境内，植物除了吸收雾滴以外，也会大量地从极度潮湿的环境空气中吸收水分，从而影响测试精度。而本发明建立仅包括叶片和位于其上雾滴的100％湿度小环境，最大限度地减少因整株植物吸收雾滴而引起的测量误差。

2.从正、侧两个方向对叶片进行观测，从而可以获取雾滴吸收过程的更为完整的形态变化信息。

3.通过设计一种手动机械式的叶片压紧机构，从而实现对被观测叶片的可靠固定并且根据实际被观测叶片也表面积大小尽可能地增大观测面积。

附图说明

图1为本发明所述农药雾滴叶片跨膜吸收观测装置结构组成示意图；

图2为所述手动机械式的叶片压紧机构的结构示意图；

图3为本发明中的内、外雾化室结构分解示意图。

1-数据采集计算机，2-温湿度控制器，3-第一数码相机，4-第一显微镜，5-照明灯，6-外雾化喷头，7-温湿度传感器，8-内雾化喷头，9-内防雾玻璃罩，10-叶片压紧机构，11-植物叶片，12-支持架，13-外防雾玻璃罩，14-下底板，15-第二数码相机，16-第二显微镜。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，此图为本发明所述的农药雾滴叶片跨膜吸收观测装置基本结构示意图，其由数据采集计算机1、温湿度控制器2、第一数码相机3、第一显微镜4、照明灯5、外雾化喷头6、温湿度传感器7、内雾化喷头8、内防雾玻璃罩9、叶片压紧机构10、植物叶片11、支持架12、外防雾玻璃罩13、下底板14、第二数码相机15、第二显微镜16等组成。

本发明中叶片压紧机构10的结构如图2所示，为手动机械式叶边缘压紧器，由第一圆弧形叶边缘压块17、第二圆弧形叶边缘压块18、单伸出杆无通孔的圆弧形叶边缘压块19、单伸出杆和双通孔的固定块20、单伸出杆和单通孔的固定块21以及六个连接杆22～27组成；所述带有通孔的固定块的圆柱形通孔的中心轴线与带有伸出杆的压块和固定块的伸出杆的中心轴线在同一水平面内平行，通孔和伸出杆的公称直径均为10mm，任意通孔与伸出杆的连接方式采用间隙配合，单伸出杆无通孔的圆弧形叶边缘压块19的伸出杆先插入单伸出杆和单通孔的固定块21的同侧通孔，再将单伸出杆和双通孔的固定块20的两个通孔分别套在已经连接好的单伸出杆无通孔的圆弧形叶边缘压块19和单伸出杆和单通孔的固定块21的伸出杆上，最后用所述六个连接杆22～27将所有的压块和固定块连接起来构成10个活动铰链。所述单伸出杆和单通孔的固定块21通过焊接与支持架12固连，通过手动推进和拉出单伸出杆无通孔的圆弧形叶边缘压块19和单伸出杆和双通孔的固定块20的伸出杆的方式来调节两者与单伸出杆和单通孔的固定块21之间的相对位置，并根据叶片的大小调节压紧位置从而尽可能得到较大的叶表面观测面积。所述第一圆弧形叶边缘压块17和第二圆弧形叶边缘压块18的高度均为15mm，所述单伸出杆无通孔的圆弧形叶边缘压块19的伸出杆长度为60mm，所述单伸出杆和单通孔的固定块21的伸出杆长度为45mm，所述单伸出杆和双通孔的固定块20的伸出杆长度为30mm，所述六个连接杆22～27的厚度均为3mm。

图3所示为本发明中的内、外雾化室结构分解示意图。外防雾玻璃罩13与下底板14组成外防雾玻璃室，用于放置整个植株。在外防雾玻璃室内，内防雾玻璃罩9与支持架12的上顶板组成内防雾玻璃室，为观察室。待观察的叶片置于内防雾玻璃室内的支持架12上顶板的表面，然后叶片压紧机构10压在叶片上，其伸出杆分别插入支持架12上顶板上的定位孔内，进一步根据叶片大小来调节叶片压紧机构10伸出杆的伸、出来找到较为合适的压紧叶边缘的位置，最终将内防雾玻璃罩9、内雾化喷头8和外防雾玻璃罩13安装好便形成图1所示的内、外雾化室结构。外雾化喷头6、内雾化喷头8分别插入外防雾室、观察室内，所述温湿度控制器2通过两条数据线分别与外雾化喷头6和内雾化喷头8相连，通过分别控制外雾化喷头6和内雾化喷头8喷雾以控制雾化室内的湿度。所述温湿度传感器7置于观察室内、并通过数据线与数据采集计算机1相连接，用于检测内防雾玻璃室内的温湿度；叶片压紧机构10设置在观察室内位于支持架12的上顶板上方的位置，用于压紧植物叶片11。

照明灯5位于外防雾玻璃罩13的上方，所述第一数码相机3和第一显微镜4置于外防雾玻璃罩13的上方并能够调节第一显微镜4与外防雾玻璃罩13之间的相对位置，用来获取叶表面正面雾滴的吸收过程。所述第二数码相机15和第二显微镜16置于外防雾玻璃罩13的侧方并能够调节显微镜与外防雾玻璃罩13之间的相对位置，用来获取叶片侧面雾滴的吸收过程。第一数码相机3和第二数码相机15通过两条数据采集线分别与所述数据采集计算机1相连接。所述数据采集计算机1用于接收、观察和处理第一数码相机3和第二数码相机15传递过来的叶表面雾滴吸收过程的图像以及监测内防雾玻璃罩9内的湿度。

如图1所示，在组装时，先将下底板14水平放置，再将正、侧显微测试系统的支持架水平放置于下底板14一侧。进一步，支持架12水平置于下底板14的上方，将植株置于支持架12的相背于正、侧显微测试系统支持架的一侧，选取待观测的叶片并将其展平放置于支持架12的上方，紧接着根据叶片的大小来调节叶片压紧机构10的三个伸出杆并将叶片可靠地固定在支持架12的上表面，在此过程中，应尽可能地使叶片压紧机构10的压块压在叶边缘以保持较大的观测面积。进一步，盖上内防雾玻璃罩9并将内雾化喷头8插入内防雾玻璃罩9上方的喷头安置孔内，引出温湿度传感器7的数据线和内雾化喷头8的流量信号控制线，盖上外防雾玻璃罩13并将外雾化喷头6插入外防雾玻璃罩13上方的喷头安置孔内。将第一显微镜4以及第二显微镜16装配在正、侧显微测试系统的支持架支撑杆上，并分别连接第一数码相机3和第二数码相机15，最后从数码相机数据输出端口引出数据线。将温湿度传感器7、第一数码相机3和第二数码相机15的数据线的输出端插进数据采集计算机1的usb接口上。将内、外雾化喷头的流量控制信号线分别连接在温湿度控制器2的两个接口上。将照明灯5通过照明灯座固定在正、侧视显微测试系统的支持架的支撑杆上。至此，已完成本装置的组装和连接。将数据采集计算机1、温湿度控制器2和照明灯5分别接通电源，喷头开始喷雾。先通过调节正、侧视显微镜的位置来确定较好的观测角度，再通过调节照明灯5相对于正、侧视显微测试系统支持架的支撑杆的轴向位置来调节图像观测亮度和质量，最后开始进行雾滴吸收过程的测试。

工作过程：将待观察的叶片置于支持架12的上顶板面上，通过调节叶片压紧机构10的三个伸出杆来压紧叶片最边缘以保证叶片具有较大的雾滴吸收面积，将内防雾玻璃罩9盖在支持架12的上顶板上，将内雾化喷头8插入内防雾玻璃罩9，然后盖上外防雾玻璃罩13并将正、第二显微镜镜头与叶片对正，打开照明灯5，将所有的数据线、电源线连接好之后打开数据采集计算机1并打开数据接收和处理软件或模块，然后调节第一显微镜4、第二显微镜16镜头相对于叶片的距离来确定最为合适的观察距离，通过控制温湿度控制器2来控制内雾化喷头8和外雾化喷头6进行喷雾并观察温湿度传感器7检测的内防雾玻璃室内的温湿度，确保内防雾玻璃室内的湿度等于100％。所述第一数码相机3、第二数码相机15分别拍摄所述第一显微镜4、第二显微镜16放大的图像。

具体的，所述温湿度控制器2具有两个旋钮分别用于控制所述的雾化量，所述温湿度传感器7型号为dht11，温度测量范围：0℃-50℃，湿度测量范围：20％-95％，湿度测量误差为±5％。所述内雾化喷头8和外雾化喷头6为带有指数形过渡段的阶梯形变幅杆低频超声雾化喷头，其主体的振动频率为45-60khz。

所述外防雾玻璃罩13具有五个面，其尺寸为：长620mm，宽380mm，高304mm，材质为表面涂有导电材料ito和氧化硅的普通玻璃，所述外防雾玻璃罩13上表面开有直径为13mm的喷头固定孔。所述内防雾玻璃罩9具有五个面，其尺寸为：长180mm，宽180mm，高50mm，材质为表面涂有导电材料ito和氧化硅的普通玻璃，所述内防雾玻璃罩9上表面开有直径为13mm喷头的固定孔。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。