新型聚焦超声雾培系统的研究

发布时间：2020-07-24 03:02

【摘要】：随着人们日益增长的需要和科学技术的发展,无土栽培技术被广泛应用在瓜果蔬菜等这些需求量比较大的农产品的栽培中。无土栽培技术主要是通过人工模拟创造出植物根系所需要的生长环境用来代替天然的土壤环境,这一特点使农业生产不受自然环境的制约,让农业生产按照人的意志进行生产。雾培是无土栽培技术的一种,植物根系悬挂在培养箱内,将营养液雾化,植物根系从雾化空间吸取水和养分,是现阶段无土栽培技术最先进并应用最多的方法之一。雾培能够解决基质培的消毒、添加、更换等缺点,还能够改善水培植物根系因缺氧而腐烂的情况。目前,现有的雾化栽培都是将营养液雾化在培养箱内并没有直接喷向植物根系,这样会造成植物根系“外湿内干”的现象,因此本文设计了新型的超声雾化器,将营养液雾化并聚集,精准喷射到植物根系。本文主要的研究内容为:(1)超声雾化器结构设计。设计了两种超声雾化器:球壳聚焦超声雾化器和圆盘超声雾化器。首先,通过理论分析计算了两种超声雾化器的尺寸参数;其次,采用Ansys有限元分析软件对超声雾化器进行了模态分析,得到了雾化器的谐振频率和振型;最后,采用PV70A阻抗分析仪和MTI-2100光纤位移传感器对两种雾化器进行了阻抗测试和振幅测试,结果表明,仿真结果与实测结果一致。球壳聚焦超声雾化器是有由纵振驱动球面做弯曲振动,圆盘超声雾化器是由纵振驱动圆盘做弯曲振动。(2)超声雾化器性能分析。建立了两种超声雾化器的声场数学模型,仿真获得了超声雾化器的声场分布。对球壳聚焦超声雾化器和圆盘超声雾化器进行了雾化量测试,获得了两种超声雾化器的最大雾化量值。(3)超声雾培实验研究。搭建聚焦超声雾培系统实验平台,分别采用球壳聚焦超声雾化器和圆盘超声雾化器对生菜进行雾化栽培试验,研究了两种雾化方式对生菜根系的影响,通过湿度检测和根系增重的变化情况,确定适合植物根系进行雾培的雾化方式,对超声聚焦雾化的雾化量进行优化。试验结果表明,球壳雾化是适合植物根系进行聚焦雾培的雾化方式,且球壳聚焦超声雾化器的最佳雾化量为0.8ml/s。
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S317
【图文】：

框图,蔬菜,生物量,栽培系统

图 1.2 马铃薯生长监控系统框图2014 年，Boehme.M 和 Pinker.I[10]为了研究水培（如雾培和基质栽培）温室种植和草本植物对植物质量的影响，设计了专门用于具有烹饪、营养和药用价值的亚洲蔬菜和草药培养密集栽培系统，该实验的目的是评估培养系统对这些特殊的蔬菜和收获的生物量和营养价值的效果。通过研究 3-4 个收获期的叶面积、芽数和生物量生，测定硝酸盐、维生素 C、胡萝卜素和挥发油含量，评价其营养价值。空心菜和

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马铃薯,匍匐茎

获得产量最高的最高密度是 100 株每平方米。结果证明，植物的茎长和叶面积受物密度的影响。在雾培条件下草药的维生素 C 是所有培养草药中含量最高的，而精油量则是在基质培养条件下的圣罗勒和紫苏最高，菠菜的胡萝卜素含量在基质栽培条件最高。2015 年，Oraby.H 和 Lachance.A 等人[11]测试了营养液温度和应用不同胁迫处理对雾培系统如图 1.3 中生长的两个品种马铃薯块茎的几种生长变量的影响；移栽 25 天后在温暖（24℃）和凉爽（18°C）根区温度条件下，对马铃薯植株进行低 pH 值、萎蔫力和氮的提取；在不同的根区温度、胁迫处理和品种情况下，块茎产量、匍匐茎数目根长有明显差异。低 pH 值和萎蔫处理降低了植物的生长和小块茎数量；这两个因素别急剧地增加匍匐茎枝/植株和匍匐茎数数量，然而，这种增长并没有抵消其他变量的面影响。这项研究的结果表明，在雾培中适当地使用这些胁迫处理可以有效地促进块形成。

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