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太阳能驱动单片机控制的超声波定向驱虫装置设计

更新时间:2009-03-28

目前,国内外很多公司都在研发各种频段的声波驱虫器,并取得了一定的成绩,但都是在实验室内,理想状态下取得一定成效。清华大学提出了用于驱赶农作物有害动物的智能声防系统[1]。但在生活实际应用中,由于复杂的环境条件下的种种原因,这些装置的驱虫效果并不能达到预期效果。重庆大学利用声波共振驱虫,并应用仿真软件Ansys试验,通过不同条件的声波对果蝇行为影响的进行正交实验验证,果蝇会做出趋避反应,这一试验基础进一步说明声波在现代农业中的实用性[2]

试验所用的膨润土为河南省巩义市龙鑫净水材料有限公司提供的商业膨润土,其天然含水率为17.3%,其他基本特性见表1;其XRD衍射图,如图2所示。

危机愈演愈烈,在华尔街投行排名第四的雷曼兄弟,在2008年9月爆发危机。身处北京的汪建熙也切身体会到了海啸之猛烈。

通过对昆虫听觉系统的研究,电生理数据表明, 大多数昆虫听器进化出的最佳调谐频率范围是20~50kHz。如果超出昆虫的最佳调谐频率范围,可让昆虫的听觉神经感到不适应[3],而农田附近的人畜如果长期暴露于一定强度声波中,会造成严重影响。如何设计出传播定向性强,对农田无关区域影响小的声波成为一个难点。基于以上原因,有必要设计一种超声波定向驱虫装置设计。

1 声阵列及驱虫原理

声波在空气中的传播速度为340m/s,扬声器的功率是一定的,在一定的功率下,使声音传的更远。

参考文献:

2 声阵列驱虫装置原理

目前,生物学实验表明,频率和声强是影响声波驱虫效果最主要的两个因素。在扬声器阵列中,喇叭的功率必须限制在某一定范围。功率过小,无法达到扬声器辐射声强的要求,功率过大,超过扬声器的额定功率,会损坏扬声器。要使扬声器在额定的功率下,声波传送的更远,并具有指向性,严凡婷的Matlab仿真试验找到了答案[5]

目前利用声阵列实现声波定向的研究较多,但真正应用于实际的较少,特别应用于农田来实现声波定向驱除农害虫的装置更是罕见。利用太阳能驱动单片机控制的超声波定向驱虫装置,实现了白天的超声波定向驱虫,使得位于田间周围的人畜免遭长时间的超声波辐射。而晚间的黑光灯诱虫,又能将害虫成虫诱捕并杀死。理论上,该装置能够实现24小时不间歇的绿色灭虫的目的。但在野外,存在不确定因素的影响,防治害虫的效果如何,还待我们进一步探究。

  

1 农田使用阵列示意图

  

2 太阳能驱动的声波定向驱虫装置

3 y=a|x|阵列声波定向技术

在现实生活中,一般农田都会在村庄周围,这就形成了农田包围村庄,村庄又反包围农田的格局。人畜如果长时间受到高频率超声波的辐射,健康问题尤为严重。在农田中心地带,我们提出声波驱虫装置,没有必要有指向性的驱虫装置,所以声阵列系统可设计为环形阵列,而在农田边缘地带,声阵列系统就需要有指向性,可设计为y=a|x|阵列。如图1所示。利用太阳能驱动的声波定向驱虫装置如图2所示。该装置利用太阳能提供电能,利用蓄电池存储能量,驱动单片机控制的控制器产生变频超声波,该变频超声波通过控制系统传输到扬声器阵列,扬声器产生变频的机械声波,声波频带很宽,此频带内覆盖有对农田害虫有影响的频率段,即满足声波共振驱虫中对声波频率的要求。此外该装置设计解决了野外农田当中,电源供电短缺的这一缺点。

[2] 刘元坤.声波共振技术防治农作物有害生物的实验研究及其实现[D].重庆大学,2013.

她认为y=a|x|阵列的参数a影响阵列的指向性。选取恰当的阵列参数a可以保证最优指向性。a太小,指向性不明显,a太大,不仅指向性优化效果不明显,而且增大了阵列结构的整体尺寸,增加系统结构的复杂性[5]y=a|x|阵列的坐标系如图3所示,图中圆球代表小喇叭。

  

3 y=a|x|阵列的坐标系

4 系统设计

[1] 赵 伟,蔺 通,郭建全,等.用于驱赶农作物有害动物的智能声防系统设计[J].农业工程学报,2010,26(1):199-204.

  

4 系统设计图

5 结论

醇类化合物主要由甲基酮和醛类的还原、氨基酸的降解及脂肪分解氧化产生,直链醇可以通过脂质氧化生成,而支链醇由 Strecker降解产生的支链醛还原得到[25,26],直链低级醇一般无风味,但随碳链的增加而产生芳香和脂肪香等香味。低气味阈值的醇是板鸭制品香味的贡献者,具有令人愉快的水果味和花香味[27]。各地区板鸭的醇类含量比例均较高,醇类属普遍性挥发性风味物质,其中南京板鸭的醇类含量最高,种类最多,与徐为民等[16]的研究一致。1-戊醇带有面包香、酒香和果香,只在沙县竹炭板鸭和雷官板鸭中检测;苯乙醇只存在于南京板鸭中,具有玫瑰香,广泛应用于酿酒工业、化妆品和香料中。

也就是说,在农田当中,我们的驱虫装置,能使声波驱虫距离达到最大化,这是我们需要解决的问题。声阵列系统是指由一组振幅相同、相位相同的若干点声源及相应结构件等组成,具有某种指向特性的声源系统。根据相干波的原理,阵列中的声源辐射会出现对某些点的辐射增强[4]。严凡婷认为利用线性声学中的干涉效应原理,研究声阵列技术及其指向性,从而实现声波定向。并且通过 Matlab仿真得到各种阵列指向性图,最后得出结论,y=a|x|阵列的指向性优于其他阵列[5]。根据这一原理,我们找到了如何使声波传得更远,并具有指向性的方法。

该装置主要由白天的超声波驱虫系统和夜晚的黑光灯诱虫系统组成。利用太阳能板,将太阳能转化成电能存储在蓄电池当中作为稳定电源。利用光敏开关控制两个系统的工作转换。白天的超声波驱虫系统主要以单片机为控制核心,通过间隔性的产生并形成扫描式的信号,产生25kHz、30kHz、35kHz、40kHz、45kHz、50kHz、55kHz 等一系列的中频信号,再经过通过功放,将信号放大,传至声波阵列,使机械波定向传播出去,以求驱虫面积的最大化。晚间的黑光灯诱虫系统,利用害虫成虫的趋光性将其吸引来并杀死。以达到保护农作物的目的。系统设计如图4所示。

2.4 转染pSIREN-hTERT对A2780细胞凋亡的影响 PI染色流式细胞学检测显示:pSIREN-hTERT转染48 h后,A2780细胞凋亡率为(26.76±7.42)%,明显高于对照质粒pSIREN-Con转染组的(3.73±0.78)%及空白对照组的细胞凋亡率(1.33±0.15)%,且差异有统计学意义(t1=9.74,t2=10.82,P<0.05),shRNA对A2780细胞凋亡的影响常规PI染色行流式细胞学检测见图3。

[3] 张化平,王 瑾,陈 琛,等.一种单片机控制的超声波定向驱捕害虫智能系统设计[J].兰州石化职业技术学院学报,2017,2:20-22.

[4] 马大酞.现代声学理论基础[M].北京:北京科学出版社,2004:218-221.

[5] 严凡婷. 风能驱动的声波定向驱虫装置研究设计[D].重庆大学,2014.

构建决策树模型的目的是在于模拟患者在疾病真实状态下的治疗过程。通过建立可视化的结构图将每个决策与对应的结果连接起来,能提供在不确定性条件下的决策框架[10]。通过决策树模型模拟原发性骨质疏松患者发生骨折的疾病状况及构建决策框架(图1),以综合评估药物治疗临床疗效和经济性。研究时限为6个月,考虑到该时限跨度较短,因此本研究不对成本和效果进行贴现处理。

 
张化平,王瑾,陈琛
《兰州石化职业技术学院学报》2018年第01期文献

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