우리는 프로토콜은 공중 및 지상 기반 농약 애플리케이션 모두에서 사용되는 농업용 노즐로부터 분무 액적 크기의 측정에 사용되도록 제안한다. 제시된 이러한 방법은 레이저 회절 시스템을 사용하는 경우 상호 및 내부 기관 모두 일관성 있고 반복 가능한 액적 크기 데이터를 제공하기 위해 개발되었다.
이러한 제초제 나 살충제와 같은 임의의 작물 보호 재료의 적용을 할 때, 어플리케이터가 재료는 목표 부위 (즉, 식물)에 도달 할 수 있도록 어플리케이션을 만드는 기술 및 다양한 정보를 사용한다. 이 과정에서 중요한 정보는 액적 크기가 큰 제품의 효능 및 방법 환경을 통해 분무 이동 영향으로 특정한 스프레이 노즐, 분사 압력 및 분무 용액의 조합이 생성 액적 크기이다. 연구자 제품 제조자는 일반적으로 실험실 풍동에 분무 액적 크기를 측정하는 레이저 회절 장치를 사용한다. 여기에 제시된 작업은 레이저 회절 시스템과 연관된 샘플링 바이어스를 최소화하면서 인터 및 인트라 실험실 정밀도를 보장 할 수있는 지상 및 공중 응용 시나리오 모두 레이저 회절 장치로 분무 액적 크기를 측정 할 때 사용되는 방법을 설명한다. 중요한 측정 디 유지테스트 프로세스 전반에 걸쳐 입장과 동시에 공기 흐름이 정밀 열쇠입니다. 실시간 데이터 품질 분석은 또한 데이터의 과도한 변형이나 오류 데이터의 불필요한 포함 방지 중요하다. 이 방법의 몇 가지 제한 전형적인 스프레이 노즐, 스프레이 솔루션 또는 완전히 논의 된 측정 거리에서 분무하지 않는 스프레이 스트림을 초래할 응용 프로그램 조건을 포함한다. 이 방법을 성공적으로 적응 운영 다양한 설정 하에서 농약 분무 도포 노즐의 성능을 평가하기위한 효율적인 방법을 제공 할 수있다. 또한 논의 된 수집 된 데이터의 기능을 향상시키기 위해 포함될 수있는 잠재적 인 실험 설계 고려 사항이다.
어떤 농약 분무 도포를 할 때 임의의 오프 – 타겟 움직임과 관련된 불리한 환경 적 영향 또는 기타 비 – 표적 생체 손상을 최소화하면서, 주요 관심사는 최대의 생물학적 효능을 보장한다. 모든 스프레이를 설정할 때 주요한 요인 중 하나가 고려하기 전에 애플리케이션 긴 전체 분무 침착, 효험 및 편차에 영향을 미치는 주요 변수로 인식 한 액적 크기이다. 잠재적 스프레이 증착 및 드리프트 영향 다른 요인이 있지만, 액적 크기는 특정 응용 시나리오의 요구에 맞게 변경할 수있는 가장 쉬운 중 하나이다. 어떤 농업용 분무 노즐로부터 액적 크기를 비롯한 다수의 인자에 의해 좌우되지만, 노즐 형태, 노즐 구멍의 크기, 스프레이 압력 분무 용액 물성에 한정되지 않는다. 항공 어플리케이션과 공기의 전단 부가 영향은 항공기의 비행 속도에서 얻어진그 airshear에 노즐의 방향 상대는 노즐 (1)를 떠나 스프레이의 차 붕괴가 발생합니다. 이러한 모든 요소와 함께, 어플리케이터는 결과 분무 액적 크기가 대상 증착 및 생물학적 효능이 유지되도록 것을 모든 농약 제품 라벨이 충족되는 것을 보장하고 적절한 노즐 선택과 운영 설치 의사 결정의 어려운 과제에 직면하고 있습니다 이동 표적 오프 최소화하면서. 이 방법의 목적은 어플리케이터의 운영 결정을 지원하는 인자에 영향을 미치는 다양한 조합으로 인한 액체 방울의 크기에 간단 명료 한 정보를 제공하는 것이다.
스프레이의 액적 크기를 측정하기위한 가능한 기기의 수있는 반면, 농약 스프레이 노즐로부터의 측정은 일반적으로 레이저 회절, 이미지, 또는이 기초 상 도플러 중입니다. 이미지 및 위상 도플러 기반의 방법은, 하나의 입자 계수기 방법이다스프레이 클라우드 내에서 작은 영역은 각각의 입자에 초점을 맞추고있다 즉 3 측정된다. 레이저 회절 방식 입자 군의 분포를 의미하는 앙상블 측정을 수행하는 반면 빠르게 3 측정된다. 이러한 방법은 원칙적으로 차이가 있지만, 적절한 설치 및 사용하여, 비교 결과 (4)를 얻을 수있다. 레이저 회절 방법이 널리 때문에 사용의 용이성, 능력을 신속하게 측정 많은 수의 밀도 스프레이와 큰 동적 측정 범위에 농업 응용 프로그램 커뮤니티에 의해 채택되었다. 앙상블 측정이 수행 될 때, 측정 라인을 통해 분무 장치의 하나의 이송은 모두가 전체 스프레이의 복합 액적 크기가 필요하다. 이 분무 노즐 및 작동 파라미터의 조합의 다수의 액적 크기의 효율적인 평가를 허용한다. 이에 비해, 단일 입자 계수기 방법은 반드시 훨씬 작은 지역의 재치에 초점위해 스프레이 구름 힌 것은 여러 측정 위치 평가 및 복합 결과를 반환하기 위해 결합해야 함을 의미 개개의 입자를 촬영합니다. 이 레이저 회절 기반의 방법보다 하나의 스프레이 깃털을 평가하는 데 훨씬 많은 시간과 노력, 스프레이 솔루션이 필요합니다. 증가 분무 부피는 실제 농약 제품 증가 사용되는 재료의 비용과 처리 비용의 결과로서 시험되는 경우 심각한 문제를 제시 할 필요. 그러나, 단일 입자 계수기 방법은 측정 방울의 수 내에서 비례로 레이저 회절 공간 샘플을 제공하고있는 반면에 그들은 샘플 볼륨을 통과 단위 시간당 방울의 수를 측정하는 시간 샘플을 제공하는 장점을 제공한다 주어진 볼륨 5. 주어진 내의 모든 액적 속도가 동일한 스프레이하고, 상기 방법은 동일한 결과를 제공 할 것이다. 그러나, 대부분의 분무 시스템 액적 속도는 상관 관계공간 샘플링 방법 6 바이어스의 결과로, 크기를 액적합니다.
적절한 테스트 방법으로 레이저 회절 측정으로부터이 공간 바이어스를 극복 농업용 분무 노즐 (4)로부터 분무 액적 크기를 평가하는 중요한 부분이다. 스프레이 구름 4 걸쳐 균일 액적 속도의 두 파라미터 결과의 조합으로, 13m / 초의 동시 기류와 노즐로부터 적절한 거리에 위치 측정 위치에 노즐을 테스트 할 때, 공간 바이어스가 감소된다. 또한, 공간 바이어스 인해 7,8 평가 높은 동시 대기 속도로 공중 노즐 테스트 (5 % 이하)로 작다. 현재 낮은 고속 풍동 시설 공간 바이어스 9 농업용 분무 크기 분류를 결정하기 위해 사용되는 기준 노즐 계열을 줄이기 위해 최적의 시험 방법을 결정하는 액적 크기 U 평가했다레이저 회절 및 이미징 방법 (10) 모두 노래. 사이징 동시 평가는 공기 속도 및 측정 위치 (측정점의 노즐 출구로부터의 거리), 기존 설비의 동작 범위를 나타내는 다수의 조합에 따라 실시 하였다. 레이저 회절 측정 전위 공간 바이어스 측정 거리의 최적 조합을 결정하기 위해 이미지의 결과와 비교하고, 동시 대기 속도는 표준 운용 절차로 선택 하였다. 30.5 cm의 측정 거리와 저속 풍동 지상 스프레이 노즐의 평가 6.7 m / sec의 공기 속도 동시에 5 내지 10 % 이하로하는 공간 바이어스를 감소시켰다. 모든 대기 속도 시험을 위해 3 % 이하의 공간 바이어스는 45.7 cm (10)의 측정 거리와, 고속 터널 공중 노즐 평가를 위해 수득 하였다. 이 표준 방법을 사용하여, 연구자는 실험실 variabi 해당 연구실을 입증 할 수 있었다lity는 일관성있는 실험실 간 방울 크기 데이터 (11)에 대한 제공을 최소화 할 수있다.
이 작업의 일환으로 입증 모든 액적 크기 테스트는 USDA-ARS-공중 응용 기술 연구 단위의 분무 미립화 연구 시설에서 수행 하였다. 레이저 회절 시스템 프로토콜 절에 규정 된 거리에서의 노즐의 하류에 위치시켰다. 접지 노즐 테스트에 대한 레이저 회절 시스템 18-3,500 31 μm의 빈들에 걸쳐 (12)의 동적 범위의 크기를 갖도록, 제조자의 지침에 따라 구성되었다. 마찬가지로 시스템을 테스트 에어리얼 노즐 통 (31) (12)를 통해도 9 μm의 1750로의 동적 범위의 크기로 구성 하였다. 공중 기초하여 스프레이 노즐 평가는 공중 적용 조건을 시뮬레이션하는 고속 공기 중에서 실시 하였다. 접지 스프레이 노즐 스파를 최소화하는 단일 동시 대기 속도와 큰 풍동 시험 하였다 부레이저 회절에서 바이어스를 자유형. 노즐은 프로토콜 부분에서 주어진 거리에서의 레이저 회절 시스템의 상류에 위치 된 테스트된다. 노즐은 분무 장치는 소정의 측정주기 동안의 측정 영역을 통해 수직으로 통과하도록 허용 선형 이송에 장착 하였다. 에어리얼 노즐 테스트는 두 개의 분사 압력과 세 대기 속도로 두 개의 일반적인 스프레이 노즐을 조사하는 실험을 설명하면서 그라운드 노즐 테스트에 대한 프로토콜에는 두 분사 압력에서 세 가지 일반적인 노즐 검사 실험을 설명한다. 두 테스트 시나리오는 실제 분무 용액의 효과를 모방하기보다는 물 만 아니고, 「활성 빈 "분무 용액을 사용한다.
이 방법을 적용 할 때 따라야 할 중요한 단계의 숫자가있다. 모두 공중 및 지상 노즐 평가와 측정 라인에 상기 노즐의 출구로부터의 거리 측정은 이전에 검증 할 것이다. 이 거리에 상관 분산 결과에 상당한 영향을 미칠 수있다. 마찬가지로, 접지 노즐 테스트에 사용되는 공기 속도는 동시 검증 추천 6.7 m / 초로 조정한다. 그 추천에서 대기 속도의 차이는 크게 인해 낮은 대기 속도에 바이어스 문제를 샘플링에 결과에 영향을, 잠재적으로 더 높은 대기 속도에 보조 이별을 증가시킬 것이다. 또한, 레이저 회절 시스템 구성 요소들의 적절한 정렬이 제조업체에 의해 인증 정밀도 및 정확도 사양에서 동작하는 시스템을 보장하기 위해 중요하다. 동시 공기 흐름에 대하여 설치와 노즐의 배향에도 약간 같은 품질 데이터를 위해 필수적이다노즐 위치에서 몇 도의 오정렬은 생성 된 방울의 크기 데이터에 심각한 영향을 초래할 수있다.
제시된 방법은 지상 및 공중 시스템 모두에 대한 스프레이 노즐 구성 또는 분무 용액에 적용될 수있다. 접지 분무기로 분무 액적 크기의 변화는 일반적으로 노즐의 유형과 크기, 스프레이 압력 및 분무 용액의 형태의 함수이다. 공중 분무기와 대기 속도의 변화와 주변 기류에 노즐의 방향의 추가적인 역할은 결과 액적 크기에 매우 중요하다. 이 방법은 최종 액적 크기에 이들 요소의 결합 된 효과를 평가하기 위해 사용될 수있다. 그러나 권장되는 방법에 일부 수정이 요구되는 드문 경우가 있습니다. 구체적으로는, 분무 용액 또는 개별 입자로 분무 완전히 해체 용 노즐로부터 더 먼 거리를 필요로 노즐은 노즐과 측정 poin 사이의 거리를 조정할 필요티. 공중 응용 프로그램 테스트 조건에서 측정했을 때 지금까지 조정이 종류를 요구 한 단지 노즐 / 스프레이 솔루션 치료, 솔루션의 점도를 증가 스프레이 첨가제 모든 동작 설정과 좁은 각도 부채꼴 노즐에서 바로 스트림 노즐왔다. 레이저 회절 시스템은 여전히 분무 구름 불완전한 분산의 경우에 액적 크기 데이터를 반환되지만, 결과 데이터는 일반적으로 시스템에 의해 측정되는 스프레이 인대의 결과로 더 큰 액적 크기를 향해 바이어스 될 것이다. 이 인대는 육안으로 쉽게 알 수는 없지만, 그들의 존재는 일반적으로 액적 크기의 규모 (그림 3)의 큰 끝에서 두 번째 피크로 배포 플롯에 시각적으로 표시됩니다. 주의이 보조 피크 또는 외부 진동의 원인이 레이저 회절 시스템과 다른 간섭으로, 인대의 존재의 결과 인 것으로 가정에 의뢰되지만비슷한 응답. 사용자의 경험 수준 증가, 에러들에 기초하여 둘 사이의 구별을 같이 쉽게된다. 스프레이 분무가 불완전 인 경우에, 우리는 (공중 스프레이 노즐) 1.8 m로 샘플링 거리를 연장하는 것은 문제 복귀 품질 데이터를 해결할 수 있음을 발견 하였다. 이 1.8 m 거리 사실 우리 그룹이 공중 응용 프로그램 조건에서 모든 직선 스트림 노즐을 평가하는 표준 거리입니다. 지상 분무기 노즐을 사용하여 작업하는 경우, 쌍둥이를 사용 노즐 디자인의 클래스가, 부채꼴 오리피스 출구는 레이저 회절 시스템의 렌즈를 오염없이 전체 스프레이 깃털이 샘플링 영역을 통과 보장하기 위해 설정을 장착 노즐에 수정을 요구할 수있다 .
이러한 방법으로 인해 레이저 회절 시스템과 관련된 공간 바이어스로 샘플링 바이어스를 최소화하도록 설계되어 있지만, 완전히 액적 크기 값 retu 의미을 배제하지 않는다Rn은 "절대"로 간주 될 수 없다. 레이저 회절 측정 할 수있는 수단을 제공하고, 복합 스프레이 구름 다양한 액적 크기 사이에 불균일 한 방울 속도에 대해, 생성 된 방울의 크기 데이터를 조정하지 않는다. 간 실험실 데이터 세트 특히 접지 스프레이 노즐에 대하여, 비교하는 경우에 중요해진다. 현재 실험실간에 비교 결과를 표준화하도록 허용있어서 액적 크기 데이터 분류 구분의 세트를 설정하기 위해 사용되는 높은 보정 기준 스프레이 노즐의 시리즈를 사용한다. 이 노즐의 평가는 모든 방울 크기 평가의 일환으로 수행되어야한다. 노즐 및 분류 정의에 대한 더 자세한 사항은 농업 및 생물 학회 (ASABE) 국제 표준 (ASAE / ANSI, 2009) "물방울 스펙트럼에 의해 스프레이 노즐 분류"의 미국 사회에서 찾을 수 있습니다.
에서에서 설명하고있는 바와 같이troduction는 레이저 회절 이외의 다른 액적 크기 조정 시스템이 있습니다. 레이저 회절은 전체 분무 장치에 걸쳐 액적 크기의 복합 계수를 제공하는 경우, 이러한 다른 방법은 전체 스프레이 구름의 작은 부분만을 샘플링 스프레이 구름 작은 영역 상에 초점을 맞춘다. 이러한 다른 방법으로는 전체 깃털의 대표적인 샘플을 획득하는 단계를 생성하도록 결합되어야 서브 샘플들의 다수의 결과 분무 기둥의 단면적의 더 엄격한 시간 소모적 다중 화음 이송을 필요 복합 결과. 이것은 레이저 회절을 사용하는 것보다 훨씬 더 많은 시간을 필요로한다.
이 방법을 성공적으로 연구 프로그램에 통합 된 상기 기술은 사용자에 의해 지배되면 다음 문제는 영향 인자들 각각은 액적 크기의 형성에 대하여 어떤 역할을 이해 목표 웰 구조의 실험을 실시한다. 이것은 bigg입니다그것보다 어 과제는 농업 응용 산업에서 사용하는 노즐 타입, 노즐 설치 및 운영 요인, 대기 속도 및 노즐 위치 (공중 살포) 및 실제 탱크 믹스의 끝없는 조합을 주어진 것 같다. 심지어 도전을 더 쉽게 사용 가능한 수있는 형식의 어플리케이터에이 정보를 사용할 수있는 방법에게 브랜드를 찾는 것입니다. 우리 그룹이 큰 성공을 사용한 한 가지 옵션은 다수의 스프레이 노즐과 용액 (14)의 매우 효율적인 평가를 허용 실험적 치료 제한된 수에 기초하여 액체 방울의 크기의 예측 모델의 개발을 허용 반응 표면이라는 실험 디자인의 클래스 15.이 구조 설계 방법은 농업 어플리케이터에 의해 사용되는 가장 일반적으로 사용되는 안테나 (11)와 접지 (16)의 노즐 액적 크기의 일련의 모델을 개발하는데 사용되었다.
The authors have nothing to disclose.
This study was supported in part by a grant from the Deployed War-Fighter Protection (DWFP) Research Program, funded by the U.S. Department of Defense through the Armed Forces Pest Management Board (AFPMB). Mention of trade names or commercial products in this publication is solely for the purpose of providing specific information and does not imply recommendation or endorsement by the U.S. Department of Agriculture. USDA is an equal opportunity employer.
90% Non-ionic surfactant | Wilbur-Ellis | R11 | R11 is the trade name of Wilbur-Ellis non-ionic surfactant. |
HELOS-VARIO/KR | Sympatec GmbH System-Partikel-Technik | HELOS-VARIO/KR | This system is available with several different lens options that change the effective measurement size range. |
Wind Tunnel/Blower systems | Custom built | n/a | Airspeed range of Low speed system is 0-7 m/s and high speed from 18-98 m/s |
Air Compressor | n/a | n/a | There is no specific air compressor needed to feed the system. However, the larger the tank volume and the higher the working volumetric flow rating, the better it will keep up with the testing. |
2015 and 4015 Aerial Nozzles | CP Products | CP11TT and CP05 swivel with 2015 and 4015 tips | These were the aerial nozzles detailed in the methods, however, any number of spray nozzles can be evaluated by this method. |
11005, AI11005 and TTI11005 Ground Nozzles | Spraying Systems | XR11005, AI11005 and TTI11005 | As with the aerial spray nozzles, these were the nozzles detailed in the Protocol, but this method is not limited to these nozzles. |
200 psi Stainless Steel pressure tank | Alloy Products Corp. | B501-0328-00-E-R | There are a number of suppliers with similar pressure vessels that can be used. This suppliers had the highest pressure rated tanks on the market. |
Various plumbing and air fittings and hoses | n/a | n/a | Liquid and air plumbing fittings and hoses as needed to plumb the entire system. |
200 psi Pressure regulator | Coilhose Pneumatics | 8803GH | Any pressure regulator will work, this one was size to meet the high pressure needs as well as the plumbing used. |
Pressure transducer | Omega | PX419-150GV | This pressure transducer was selected to fit the higher pressure loads we use. There are other pressure ranges available from the manufacturer. |
Airspeed Indicator | Aircraft Spruce | Skysports dual dial airspeed indicator 30-250 mph. | Any airspeed indicator can be used. This one was selected to fit the speed range of our high speed aerial nozzle testing tunnel. |
Hot Wire anemometer | Extech | 407119 | There are also a variety of options for measureing the airspeed in the low speed wind tunnel used for testing ground nozzles. |