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.

1. Vorab Aufbau und Ausrichtung <ol><li> Vor jeder Prüfung, richten Sie die Laserbeugung Systemkomponenten im Anschluss an die vom Hersteller vorgesehenen Richtlinien richtige Funktionalität des Systems und die Datenqualität zu gewährleisten. </li><li> Folgen Sie Vorsichtsmaßnahmen richtige Sicherheit im Zusammenhang mit der Verwendung einer Klasse IIIa Laser vermeiden Sie direkten Augenkontakt. Verwenden Sie geeignete Schutzausrüstung, wenn Wirkstoff chemische Spritzmittel Lösungen verwendet werden. </li></ol> 2. Bodendüsen Droplet Sizing <ol><li> Bereiten Sie die &quot;aktive blank&quot; durch Zugabe von 47,5 ml (entspricht einer Mischung Rate von 0,25% v / v) einer 90% nicht-ionisches Tensid auf 19 l Wasser und gut mischen einen Rührstab in einer Akku-Bohrmaschine mit. Je nach der Menge des Testens größere Mengen an aktiven blank gemacht, werden erforderlich sein. </li><li> Gießen Sie die &quot;aktive blank&quot; Spritzbrühe in den Edelstahldruckbehälter, verschließen Sie den Tank und befestigen Sie den Eingangsdruckluftschlauch und die abgehendeFlüssigkeitsschlauch die Sprühdüse zuzuführen. </li><li> Bestätigen, dass der Abstand zwischen dem Düsenauslaß und der Messzone 30,5 cm (12 in) mit einem Maßband. Wenn ja, fortzufahren. Wenn nicht, stellen Sie entweder durch das Laserbeugungssystem oder die Düse bewegt. </li><li> Installieren Sie einen Standard 110 Grad Flachstrahldüse mit einem # 05 Öffnung (festgestellt als XRC11005 Düse) im Düsenkörper an der Traverse System angeschlossen sind. Stellen Sie die Düsenausrichtung, so dass die lange Achse der Flachstrahldüse vertikal in den Tunnel ausgerichtet ist, aber entweder Drehen der Düse in der Befestigungsring an dem Rückschlagventil oder durch die Position des Rückschlagventils zu ändern, wenn die Düse nicht an der gedreht werden kann, Korrekte Position. </li><li> Schalten Sie den Windkanal und stellen Sie die Luftgeschwindigkeit auf 6,7 m / s durch die Lüftergeschwindigkeit einzustellen und die Luftgeschwindigkeit im Tunnel Bestätigung eines Heißdrahtanemometer verwenden. </li><li> Stellen Sie den Spritzdruck auf 276 kPa (40 psi) durch die ankommende Luftdruck Einstellen eines Inline-Druck regel mitlator. Bestätigen Sie den Druck ein elektronisches Manometer installiert unmittelbar vor der Sprühdüse. </li><li> Positionieren der Düse an der Spitze des Tunnels durch die Aktivierung und den Betrieb der linearen Verfahrweg zum oberste Position vor den Messvorgang einleitet. </li><li> Stellen Sie sicher , dass alle experimentellen Parameter (Düse, Druck, Lösung, etc.) richtig in das Laserbeugungssystemdatenaufzeichnungssoftware aufgezeichnet , indem bestätigt wird, dass die Parameter auf der Anwenderparameter Schnittstelle Fenster aufgezeichnet , die Testbedingungen entsprechen. HINWEIS: Diese Datenparameter Aufnahmebildschirm durch Laserbeugungsgerät variieren. </li><li> Starten Sie eine Referenzmessung von der Referenzmessung Symbol in der Betriebssoftware der Auswahl für Staub oder Partikel Hintergrund zu berücksichtigen. </li><li> Initiieren Beginn des Messzyklus. Je nach der Laserbeugungssystem verwendet wird, wird ein paar Sekunden der Regel erforderlich, um den Sensor vor initi zu konzentrierentriebs den Messvorgang. </li><li> Sobald das System anzeigt, ist es bereit, um den Messvorgang zu starten, aktivieren Sie das Spray durch die Flüssigkeitszufuhrventil an dem Druckbehälter zu öffnen. Sobald der Spritz gestartet wird, senken die Düse durch den Laserstrahl mit der Traversenmechanismus verwendet, bis die gesamte Sprühwolke durch die Messzone passiert hat. Deaktivieren Sie das Spray durch die Flüssigkeitszufuhrventil zu schließen. ANMERKUNG: Auf dem System Laserbeugung von den Autoren verwendet, die eigentliche Messvorgang einzuleiten erst, wenn die Gischt der Messzone, die durch eine optische Konzentration von 0,5% erreicht, und wird fortgesetzt, bis eine verstrichene Zeit von 10-12 Sekunden verstrichen ist. Diese Einstellungen variieren durch Laserbeugung System- und Benutzereinstellungen. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 2,7-2,11 für ein Minimum von 3 Replikaten. Festzustellen , ob zusätzliche Replikaten durch Berechnung der Mittelwert und die Standardabweichung für die D V0.1, V0.5 D und D V0.9 der drei Replikaten erforderlich sindund dass die Standardabweichung gewährleistet ist 10% oder weniger des Mittelwerts. Führen Sie zusätzliche Replikate wie die Kriterien zu erfüllen benötigt. </li><li> Stellen Sie den Spritzdruck auf 414 kPa (60 psi) und wiederholen Sie die Schritte 2,7-2,12. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 2,6-2,12 für jede weitere Düse und Druck Kombination von Interesse. </li><li> Export und Tröpfchengröße Daten unter Verwendung der Methode speichern in der Betriebssoftware zur Verfügung gestellt. </li></ol> 3. Luftdüsen Droplet Sizing <ol><li> Bereiten Sie die &quot;aktive blank&quot; durch Zugabe von 47,5 ml einer 90% nicht-ionisches Tensid auf 19 l Wasser und gut mischen einen Rührstab in einer Akku-Bohrmaschine mit. Hinweis: Je nach der Menge der Test größere Mengen an aktiven Rohling fertig zu werden, kann erforderlich sein. </li><li> Gießen Sie die &quot;aktive blank&quot; Spritzbrühe in den Edelstahldruckbehälter, verschließen Sie den Tank und befestigen Sie den Eingangsdruckluftschlauch und den abgehenden Flüssigkeitsschlauch Zuführung der Sprühdüse. </li><li> Bestätigen Sie, dass der Abstand bwischen den Düsenauslaß und der Messzone 45,7 cm (18 in) mit einem Maßband. Wenn ja, fortzufahren. Wenn nicht, stellen Sie durch das Laserbeugungssystem den erforderlichen Abstand von der Düse zu bewegen. </li><li> Installieren Sie einen Standard-20-Grad-Flachstrahldüse mit einem # 15 Öffnung (festgestellt als 2015 Düse) in einem Rückschlagventil und Düsenkörper auf den Ausleger Traverse Schnitt am Windkanal Steckdose. Sicherzustellen, dass die Düse korrekt mit dem Düsenkörper horizontal ausgerichtet und parallel zu dem Luftstrom angeordnet ist. </li><li> Schalten Sie den Windkanal Gebläse und stellen Sie die Luftgeschwindigkeit am Tunnelausgang auf 53,6 m / s (120 mph) und bestätigen Geschwindigkeit mit Pitot-Rohr mit einem Geschwindigkeitsmesser angebracht. </li><li> Stellen Sie den Spritzdruck auf 207 kPa (30 psi) durch den ankommenden Luftdruck Einstellen eines Inline-Druckregler verwendet wird. </li><li> Positionieren Sie die Düse an der Spitzenposition der Traverse vor den Messvorgang einleitet. </li><li> Stellen Sie sicher, dass alle experimentellen Parameter (Düse, Druck,Lösung, etc.) werden in der Laserbeugungssystemdaten - Recording - Software , indem bestätigt wird, dass die Parameter aufgezeichnet auf der Anwenderparameter Schnittstelle Fenster entsprechen den Testbedingungen richtig erfasst. HINWEIS: Diese Datenparameter Aufnahmebildschirm durch Laserbeugungsgerät variieren. </li><li> Starten Sie eine Referenzmessung von der Referenzmessung Symbol in der Betriebssoftware der Auswahl für Staub oder Partikel Hintergrund zu berücksichtigen. </li><li> Initiieren Beginn des Messzyklus. Je nach der Laserbeugungssystem verwendet wird, wird ein paar Sekunden der Regel erforderlich, um den Sensor zu fokussieren, bevor der Messprozess zu initiieren. </li><li> Sobald das System anzeigt, ist es bereit, um den Messvorgang zu starten, aktivieren Sie das Spray durch die Flüssigkeitszufuhrventil an dem Druckbehälter zu öffnen. Sobald der Spritz gestartet wird, senken die Düse durch den Laserstrahl mit der Traversenmechanismus verwendet, bis die gesamte Sprühwolke durch die Messzone passiert hat. Dedas Spray aktiviert durch das Flüssigkeitszufuhrventil geschlossen wird. ANMERKUNG: Auf dem System Laserbeugung von den Autoren verwendet, die eigentliche Messvorgang einzuleiten erst, wenn die Gischt der Messzone, die durch eine optische Konzentration von 0,5% erreicht, und wird fortgesetzt, bis eine verstrichene Zeit von 5-7 Sekunden verstrichen ist. Diese Einstellungen variieren durch Laserbeugung System- und Benutzereinstellungen. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 3,7-3,11 für ein Minimum von 3 Replikaten. Festzustellen , ob zusätzliche Replikaten durch Berechnung der Mittelwert und die Standardabweichung für die D V0.1, V0.5 D und D V0.9 der drei Replikaten und sicherzustellen , dass die Standardabweichung erforderlich sind , ist 10% oder weniger des Mittelwerts. Führen Sie zusätzliche Replikate wie die Kriterien zu erfüllen benötigt. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 3,4-3,12 für jede weitere Düse, Druck, Düsenorientierung und Luftgeschwindigkeit Kombination von Interesse. </li><li> Export und speichern Daten Tröpfchengröße des Verfahrens im Betrieb vorgesehen, so unter Verwendung vonftware. </li></ol>

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	<li>Bouse, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+nozzle+type+and+operation+on+spray+droplet+size.">Effect of nozzle type and operation on spray droplet size.</a> Trans. ASAE. 37 (5), 1389-1400 (1994).</li><li>Hewitt, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+size+and+agricultural+spraying,+Part+I:+Atomization,+spray+transport,+deposition,+drift+and+droplet+size+measurement+techniques.">Droplet size and agricultural spraying, Part I: Atomization, spray transport, deposition, drift and droplet size measurement techniques.</a> Atomization Spray. 7 (3), 235-244 (1997).</li><li>Black, D. L., McQuay, M. Q., Bonin, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser-based+techniques+for+particle-size+measurement:+A+review+of+sizing+methods+and+their+industrial+applications.">Laser-based techniques for particle-size measurement: A review of sizing methods and their industrial applications.</a> Prog. Energy Combust. Sci. 22 (3), 267-306 (1996).</li><li>SDTF (Spray Drift Task Force). <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+No+A95-010,+Miscellaneous+Nozzle+Study.">Study No A95-010, Miscellaneous Nozzle Study.</a> EPA MRID, No. 44310401. , (1997).</li><li>Dodge, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+performance+of+drop-sizing+instruments.">Comparison of performance of drop-sizing instruments.</a> Appl. Optics. 26 (7), 1328-1341 (1987).</li><li>Arnold, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+study+of+drop+sizing+equipment+for+agricultural+fan-spray+atomizers.">A comparative study of drop sizing equipment for agricultural fan-spray atomizers.</a> Aeronaut. Sci. Tech. 12 (2), 431-445 (1990).</li><li>Teske, M. E., Thistle, H. W., Hewitt, A. J., Kirk, I. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conversion+of+droplet+size+distributions+from+PMS+optical+array+probe+to+Malvern+laser+diffraction.">Conversion of droplet size distributions from PMS optical array probe to Malvern laser diffraction.</a> Atomization Spray. 12 (1-3), 267-281 (2002).</li><li>Fritz, B. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+droplet+size+of+agricultural+spray+nozzles+-+Measurement+distance+and+airspeed+effects.">Measuring droplet size of agricultural spray nozzles - Measurement distance and airspeed effects.</a> Atomization Spray. 24 (9), 747-760 (2014).</li><li>ANSI. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> ASAE S572.1 Spray Nozzle Classification by Droplet Spectra. 4, 1-3 (2009).</li><li>Fritz, B. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+drop+size+data+from+ground+and+aerial+nozzles+at+three+testing+laboratories.">Comparison of drop size data from ground and aerial nozzles at three testing laboratories.</a> Atomization Spray. 24 (2), 181-192 (2014).</li><li>Fritz, B. K., Hoffmann, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Update+to+the+USDA-ARS+fixed-wing+spray+nozzle+models.">Update to the USDA-ARS fixed-wing spray nozzle models.</a> Trans ASABE. 58 (2), 281-295 (2015).</li><li>Sympatec Inc. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> HELOS Central Unit Operating Instructions. , (2002).</li><li>Elbanna, H., Rashed, M. I., Ghazi, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplets+from+liquid+sheets+in+an+airstream.">Droplets from liquid sheets in an airstream.</a> Trans ASAE. 27 (3), 677-679 (1984).</li><li>Box, G. E. P., Behnken, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Some+new+three-level+designs+for+the+study+of+quantitative+variables.">Some new three-level designs for the study of quantitative variables.</a> Technometrics. 2 (4), 455-475 (1960).</li><li>Myers, R. H., Montgomery, D. C., Anderson-Cook, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Response Surface Methodology: Process and Product Optimization Using Designed Experiments. , 704 (2009).</li><li>Fritz, B. K., Hoffmann, W. C., Anderson, J., Goss, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Response+surface+method+for+evaluation+of+the+performance+of+agricultural+application+spray+nozzles.">Response surface method for evaluation of the performance of agricultural application spray nozzles.</a> Pesticide Formulation and Delivery Systems: 35th Volume, ASTM STP1587. , 61-76 (2016).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Es gibt eine Reihe von kritischen Schritte, die befolgt werden soll, wenn diese Methode anzuwenden. Mit beiden Luft- und Bodendüsen Bewertung durch, der Abstand vom Ausgang der Düse zu der Linie der Messung sollte auf jede Messung vor überprüft werden. Jede Abweichung in dieser Abstand kann einen erheblichen Einfluss auf die Ergebnisse. Ebenso sollte die gleichzeitige airspeed verwendet in Bodendüsentests verifiziert und empfohlen, die 6,7 m / sec eingestellt werden. Unterschiede in der Luftgeschwindigkeit von diesem empfohlen wird erheblich die Ergebnisse beeinflussen aufgrund Abtasten Befangenheitsgründe bei niedrigeren Geschwindigkeiten, in und möglicherweise sekundäre Auflösung erhöhen bei höheren Fluggeschwindigkeiten. Auch eine korrekte Ausrichtung der Laserbeugung Systemkomponenten ist von entscheidender Bedeutung, um das System zu gewährleisten, wird an der Genauigkeit und Präzision funktionieren einwandfrei vom Hersteller zertifiziert. Korrekte Einstellung und Ausrichtung der Düsen relativ zu der gleichzeitigen Luftstrom kritischen Qualitätsdaten zu gewährleisten, als auch geringeFluchtungsfehler von wenigen Grad in den Düsen Positionierung in signifikanten Auswirkungen auf die resultierende Tröpfchengrößendaten führen kann. Die vorgestellten Methoden können sowohl für Boden- und Luftsystem zu jeder Sprühdüse Konfiguration oder Spraylösung angewendet werden. Mit Boden Sprühgeräte, Änderungen in Spraytröpfchengröße sind in der Regel eine Funktion der Düsentyp und Größe, Spritzdruck und Spritzlösung Typ. Mit Luftsprüher die zusätzliche Rolle Veränderungs airspeed und der Ausrichtung der Düse zu airstream umgeben, sind entscheidend für die resultierende Tröpfchengröße. Dieses Verfahren kann verwendet werden, um die kombinierte Wirkung dieser Faktoren auf die endgültige Tröpfchengrße zu bewerten. Allerdings gibt es seltene Fälle, in denen einige Modifikationen an den empfohlenen Methoden sind erforderlich. Insbesondere Sprühlösungen oder Düsen, die für die vollständige Auflösung der Spray in diskrete Teilchen von der Düse weiter Entfernungen erfordern erfordert, den Abstand zwischen Düse und Mess poin Stellt. Bis heute sind die einzigen Düse / Sprühlösung Behandlungen, die diese Art der Anpassung erforderlich sind, haben auf allen Betriebseinstellungen gerade Strahldüsen gewesen und engen Winkel Flachstrahldüsen mit Spray Additive, die die Lösungen Viskosität erhöhen, wenn sie unter Anwendung aus der Luft Testbedingungen gemessen. Das Laserbeugungssystem noch Tröpfchengrößendaten im Falle einer unvollständigen Trennung der Sprühwolke zurück, aber die sich ergebenden Daten werden in der Regel in Richtung viel größeren Tröpfchengrößen als Ergebnis der Spritz Bänder durch das System gemessen wird, vorgespannt werden. Während diese Bänder mit dem bloßen Auge nicht ohne weiteres ersichtlich sind, werden ihre Präsenz zeigen typischerweise visuell in der Verteilungskurve als sekundärer Peak bei größeren Ende der Tröpfchengrößenskala (Abbildung 3). Obwohl Vorsicht ist in der Annahme, darauf hingewiesen, dass diese sekundäre Spitze das Ergebnis der Anwesenheit von Bändern ist, als externe Vibrationen oder andere Eingriffe in das System Laserbeugung kann dazu führen,eine ähnliche Reaktion. Als eine Erfahrungsstufe erhöht sich der Benutzer, den Unterschied zwischen der auf Fehler basierend zwei Herstellung wird einfacher. In dem Fall, wo Sprühzerstäubung unvollständig ist, haben wir die Verlängerung der Abtastweg auf 1,8 m (für Luft Sprühdüsen) behebt das Problem und kehrt Qualitätsdaten gefunden. Diese 1,8 m Entfernung ist in der Tat die Standard-Abstand, in dem unsere Gruppe, die alle gerade Strahldüsen unter Lufteinsatzbedingungen auswertet. Auf dem Boden Sprühdüsen arbeiten, gibt eine Klasse von Düsenkonstruktionen sind, die ein Zwilling, flachen Fächers Austrittsöffnung verwenden kann die Modifikation an der Düse erfordern Setup Montage der gesamten Sprühwolke geht durch den Stichprobenraum, um sicherzustellen, ohne die Laserbeugungssystem der Linsen Fouling . Während dieses Verfahren ausgelegt ist, die Probenentnahme-Vorspannung aufgrund der räumlichen Vorspannungen mit Laserbeugungssystemen verbunden sind, zu minimieren, eliminieren es nicht vollständig ihnen, was bedeutet, daß die Tröpfchengrößenwerte RETUrn kann nicht als &quot;absolute&quot; genommen werden. Laserbeugung bietet keine Mittel zu messen und anzupassen, die daraus resultierenden Tröpfchengröße Daten für die inhomogene Tröpfchengeschwindigkeiten zwischen den verschiedenen Tröpfchengrößen im Verbund Sprühwolke. Dies wird kritisch, wenn inter-Labordatensätzen verglichen werden, insbesondere in Bezug auf Masse Sprühdüsen. Das Verfahren, das gegenwärtig angenommen, um die Ergebnisse zu standardisieren und zu erlauben Vergleiche zwischen Laboratorien verwendet eine Reihe von hoch Düsen kalibrierten Referenzspray, werden deren Daten Tröpfchengröße verwendet, um eine Reihe von Klassifizierungskategorien zu etablieren. Die Auswertung dieser Düsen sollte als Teil eines jeden Tröpfchengrößen Evaluierung durchgeführt werden. Weitere Einzelheiten zu den Düsen und Klassifikationsdefinitionen können in der American Society of Agricultural and Biological Engineers (ASABE) &quot;Spray-Düse Klassifizierung von Droplet Spectra&quot; International Standard (ASAE / ANSI, 2009) zu finden. Wie in der In diskutiertEinfüh, gibt es andere Tröpfchengrößensystemen neben Laserbeugung. Wo Laserbeugungs ein zusammengesetztes Maß für die Tröpfchengröße in der gesamten Sprühwolke liefert, konzentrieren sich diese anderen Methoden mit der Sprühwolke auf einer kleinen Fläche in, nur einen kleinen Teil der gesamten Sprühwolke Abtasten. Eine repräsentative Probe der gesamten plume mit diesen anderen Verfahren erfordert eine sehr viel strenger, und zeitraubend, multi-chordal traverse der die Querschnittsfläche der Sprühwolke, was zu einer großen Anzahl von Teilproben, die eine zur Erzeugung kombiniert werden müssen Verbund Ergebnis. Dies erfordert deutlich mehr Zeit als Laserbeugung. Sobald diese Methode in ein Forschungsprogramm erfolgreich integriert wurde und die Techniken, die von den Benutzern beherrscht, führt die nächste Herausforderung gut strukturierte Experimente mit dem Ziel, die Rolle zu verstehen, jeder der Einflussfaktoren in Bezug auf die Bildung von Tröpfchengröße spielen. Dies ist ein bigger Herausforderung, als es scheint, dass die scheinbar endlose Kombination von Düsentyp, Düsenaufbau und Betriebsfaktoren, Luftgeschwindigkeit und Düsenposition (Sprühen aus der Luft) und der realen Welt Tankmischungen, die von der landwirtschaftlichen Anwendung Industrie gegeben. Noch mehr von einer Herausforderung besteht darin, eine Möglichkeit, die stellt diese Informationen an die Applikatoren in einem Format, das leicht nutzbar ist. Eine Möglichkeit , unsere Gruppe mit großem Erfolg eingesetzt hat , ist eine Klasse von experimentellen Designs genannt Antwortflächen , die für die Entwicklung der Tröpfchengröße Vorhersagemodelle basieren auf einer begrenzten Anzahl von experimentellen Behandlungen ermöglichen so dass für eine äußerst effiziente Auswertung mehrerer Sprühdüsen und Lösungen 14, 15. Diese strukturierte Design - Methode verwendet wurde für die am häufigsten verwendeten Antenne 11 und Bodendüsen 16 durch landwirtschaftliche Applikatoren verwendet , um eine Reihe von Tröpfchengröße Modelle zu entwickeln.

Wenn alle agrochemischen Sprühauftrag machen, sind die wichtigsten Anliegen maximale biologische Wirksamkeit zu gewährleisten, während alle Off-Target-Bewegung und die damit verbundenen negativen Auswirkungen auf die Umwelt oder andere Nichtziel biologischen Schaden zu minimieren. Gesamt Sprühablage, Wirksamkeit zu beeinflussen, und Drift Eine der wichtigsten Faktoren, die bei jeder Sprayer einrichten, vor einer Anwendung ist die Tröpfchengröße, die als eine der primären Parameter erkannt lang ist. Zwar gibt es eine Reihe anderer Faktoren, die potenziell Sprühablage und Drift beeinflussen, ist die Tröpfchengröße eines der am einfachsten auf die Bedürfnisse eines bestimmten Anwendungsszenario passen zu ändern. Tröpfchengröße aus jedem landwirtschaftlichen Sprühdüse wird durch eine Anzahl von Faktoren, einschließlich beeinflusst, aber nicht beschränkt auf, Düsentyp, Düsenöffnungsgröße, Sprühdruck und Sprühlösung physikalische Eigenschaften. Bei aerial Anwendungen, was die zusätzliche Einfluss der Luftscher von der Luftgeschwindigkeit des Flugzeugs und derOrientierung in Bezug der Düse zu diesem airshear bewirkt sekundäre Aufbrechen der Sprays , die Düsen 1 zu verlassen. Mit all diesen Faktoren sind Applikatoren mit der schwierigen Aufgabe, Auswahl und operativen Aufbau der Entscheidungsfindung richtige Düse gegenüber, die gewährleisten, dass alle Pestizid Produkte Etiketten erfüllt werden und dass die erhaltene Spritztröpfchengröße so ist, dass On-Target-Abscheidung und biologische Wirksamkeit beibehalten bei gleichzeitiger Minimierung off-Target-Bewegung. Das Ziel dieser Methode ist klar, präzise Informationen über die Tröpfchengröße von den Faktoren, die verschiedene Kombinationen daraus resultierenden, um eine Applikators operativen Entscheidungen zu unterstützen. Zwar gibt es eine Reihe von Instrumenten zur Messung der Tröpfchengröße von Sprays, Messungen von agrochemischen Sprühdüsen sind in der Regel entweder Laserbeugung, Bilder oder Phasen - Doppler - Basis 2. Die Bilder und die Phasen-Doppler-basierte Methoden sind Einzelpartikelzähler Methoden,was bedeutet , dass kleinere Bereiche innerhalb der Spraywolke auf fokussiert werden, wobei die einzelnen Partikel gemessen 3 werden. Während Laserbeugungsmethoden ein Ensemble Messung durchführen, wird die Verteilung einer Gruppe von Teilchen , was bedeutet , schnell 3 gemessen. Während diese Verfahren grundsätzlich unterscheiden, mit der richtigen Einstellung und Verwendung können vergleichbare Ergebnisse 4 erhalten werden. Laserbeugungsmethoden wurden von der landwirtschaftlichen Anwendung Gemeinschaft weithin angenommen aufgrund der einfachen Handhabung, die Fähigkeit, Sprays zur schnellen Messung hohe Anzahldichte und der großen dynamischen Messbereich. Als Ensemble Messung durchgeführt wird, ist eine einzelne traverse einer Sprühwolke durch die Linie der Messung alles, was für eine zusammengesetzte Tropfengröße des gesamten Spritz erforderlich ist. Dies ermöglicht eine effiziente Evaluierungen der Tröpfchengröße aus einer großen Anzahl von Sprühdüsen und Betriebsparameterkombinationen. Im Vergleich dazu konzentrieren sich die Einzelpartikelzähler Methoden notwendigerweise auf viel kleineren Flächen Witzeine Sprühwolke, um Hin einzelnen Partikel zu erfassen, dass mehrere Mess Bedeutung Standorte und kombiniert ausgewertet werden müssen um ein zusammengesetztes Ergebnis zurückzukehren. Dies erfordert deutlich mehr Zeit, Mühe und Sprühlösung eine einzige Sprühwolke als Laserbeugungs basierte Methoden zu bewerten. Die erhöhte Sprühvolumen erforderlich, um ein erhebliches Problem darstellen kann, wenn tatsächliche Pestizidprodukten als Folge der erhöhten Kosten des verwendeten Materials getestet werden und die Entsorgungskosten. Allerdings bieten die einzelnen Partikelzähler Methoden den Vorteil, eine zeitliche Probe Bereitstellung, indem sie die Anzahl der Tröpfchen pro Zeiteinheit gemessen werden durch ein Probenvolumen vorbei, während Laserbeugungs eine räumliche Probe bestimmt die Messung der Anzahl der Tröpfchen proportional ist innerhalb ein gegebenes Volumen 5. Wurden alle Tröpfchengeschwindigkeiten innerhalb eines bestimmten das gleiche Spray, würden die Methoden identische Ergebnisse liefern. Doch für die meisten Sprühsysteme werden die Tröpfchengeschwindigkeiten korreliertenTröpfchengröße, mit räumlichen Probenahmeverfahren in einer Vorspannung resultierenden 6. Die Überwindung dieser räumlichen Vorspannung von Laserbeugungsmessungen durch geeignete Testverfahren ist ein wichtiger Teil von 4 Spritztröpfchengröße von landwirtschaftlichen Sprühdüsen zu bewerten. Die räumliche Vorspannung verringert wird , wenn Düsen in einem gleichzeitigen Luftstrom von 13 m / sec und die Prüfung mit dem Messort einen geeigneten Abstand von der Düse befindet, da die Kombination dieser beiden Parameter Ergebnisse in homogene Tröpfchengeschwindigkeiten im gesamten Sprühwolke 4. Ferner bewertet die räumliche Vorspannung gering (5% oder weniger) für die Luftdüsentests aufgrund der hohen gleichzeitige Fluggeschwindigkeiten 7,8. Um die optimale Testverfahren bestimmen die räumliche Vorspannung mit unseren aktuellen niedriger und hoher Geschwindigkeit Windkanalanlagen, die Reihe von Referenzdüsen zu reduzieren verwendet , um landwirtschaftliche Spraygrößenklassen 9 bestimmen wurden für die Tröpfchengröße ausgewertet usingen beide Laserbeugung und Bildgebungsverfahren 10. Sizing Auswertungen wurden unter mehreren Kombinationen von gleichzeitigen Luftgeschwindigkeit und Messabstand (Abstand von der Düse Ausgang zum Messpunkt) durchgeführt wird, repräsentativ für den operativen Bereich der bestehenden Anlagen. Laserbeugungsmessungen wurden Bilder Ergebnisse verglichen, um die mögliche räumliche Vorspannung und die optimale Kombination von Messabstand und gleichzeitig Luftgeschwindigkeit wurde als Standardbetriebsprozedur ausgewählt, um zu bestimmen. Ein Messabstand von 30,5 cm und eine gleichzeitige Luftgeschwindigkeit von 6,7 m / sec für die Bewertung von gemahlenem Sprühdüsen in dem niedrigen Geschwindigkeitswindkanal reduzierten räumlichen Vorspannung zu 5% oder weniger 10. Räumliche Verzerrungen von 3% oder weniger wurden für Luftdüsen Auswertungen im Hochgeschwindigkeitstunnel erhalten, für alle Fluggeschwindigkeiten getestet, mit einem Messabstand von 45,7 cm 10. Mit diesen Standardmethoden waren die Autoren auch in der Lage, dass Labor zu Labor variabi zu demonstrierenkeit könnte 11 für eine konsistente Ringtropfengrößendaten minimiert, bereitstellt. Alle Tröpfchengröße Tests im Rahmen dieser Arbeit gezeigt, wurde auf der USDA-ARS-Antenne Anwendung Technology Research Unit Sprühzerstäubung Forschungseinrichtung durchgeführt. Ein Laserbeugungssystem wurde in dem Protokoll Abschnitt in den angegebenen Abständen stromabwärts von der Düse angeordnet ist. Für Bodendüsentests wurde das Laserbeugungssystem konfiguriert, nach den Anweisungen des Herstellers, eine dynamische Größenbereich von 18-3,500 um über 31 Behälter 12 zu haben. Das gleiche gilt für die Luftdüsen Testen des Systems wurde mit einem dynamischen Größenbereich von 9 bis 1.750 &amp; mgr; m, auch 12 in 31 Behälter konfiguriert. Luft Basis Sprühdüse Bewertungen wurden in Luft mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt, um Lufteinsatzbedingungen simulieren. Boden Sprühdüsen wurden in einem größeren Windtunnelabschnitt mit einem einzigen gleichzeitigen Luftgeschwindigkeit getestet das Spa zu minimierenTiAl Vorspannung von Laserbeugung. Die Düsen werden wurden vor dem Laserbeugungssystem auf den Strecken im Abschnitt Protokoll gegeben positioniert getestet. Die Düsen wurden auf einer linearen Traverse montiert so dass für die Sprühwolke während eines gegebenen Messzyklus vertikal durch die Messzone durchlaufen werden. Das Protokoll für die Bodendüsentest beschreibt ein Experiment drei typische Düsen auf zwei Sprühdrücke untersuchen, während die Luftdüsentests ein Experiment untersuchen zwei typische Sprühdüsen auf zwei Sprühdrücke und drei Luftgeschwindigkeiten beschreibt. Beide Testszenarien verwenden, um eine &quot;aktive blank&quot; Sprühlösung, anstatt nur Wasser, um die Auswirkungen der realen Welt Sprühlösungen zu imitieren.

<table><tbody><tr><td>90% Non-ionic surfactant</td><td>Wilbur-Ellis</td><td>R11</td><td>R11 is the trade name of Wilbur-Ellis non-ionic surfactant.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>HELOS-VARIO/KR</td><td>Sympatec GmbH System-Partikel-Technik</td><td>HELOS-VARIO/KR</td><td>This system is available with several different lens options that change the effective measurement size range.&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Wind Tunnel/Blower systems</td><td>Custom built</td><td></td><td>Airspeed range of Low speed system is 0-7 m/sec and high speed from 18-98 m/sec</td></tr><tr><td>Air Compressor</td><td></td><td></td><td>There is no specific air compressor needed to feed the system.&amp;nbsp; However, the larger the tank volume and the higher the working volumetric flow rating, the better it will keep up with the testing.</td></tr><tr><td>2015 and 4015 Aerial Nozzles</td><td>CP Products</td><td>CP11TT and CP05 swivel with 2015 and 4015 tips</td><td>These were the aerial nozzles detailed in the methods, however, any number of spray nozzles can be evaluated by this method.</td></tr><tr><td>11005, AI11005 and TTI11005 Ground Nozzles</td><td>Spraying Systems</td><td>XR11005, AI11005 and TTI11005</td><td>As with the aerial spray nozzles, these were the nozzles detailed in the Protocol, but this method is not limited to these nozzles</td></tr><tr><td>200 psi Stainless Steel pressure tank</td><td>Alloy Products Corp.</td><td>B501-0328-00-E-R</td><td>There are a number of suppliers with similar pressure vessels that can be used.&amp;nbsp; This suppliers had the highest pressure rated tanks on the market</td></tr><tr><td>Various plumbing and air fittings and hoses</td><td></td><td></td><td>Liquid and air plumbing fittings and hoses as needed to plumb the entire system</td></tr><tr><td>200 psi Pressure regulator</td><td>Coilhose Pneumatics</td><td>8803GH</td><td>Any pressure regulator will work, this one was size to meet the high pressure needs as well as the plumbing used</td></tr><tr><td>Pressure transducer</td><td>Omega&amp;nbsp;</td><td>PX419-150GV</td><td>This pressure transducer was selected to fit the higher pressure loads we use.&amp;nbsp; There are other pressure ranges available from the manufacturer</td></tr><tr><td>Airspeed Indicator</td><td>Aircraft Spruce</td><td>Skysports dual dial airspeed indicator 30-250 mph.</td><td>Any airspeed indicator can be used. This one was selected to fit the speed range of our high speed aerial nozzle testing tunnel.&amp;nbsp; &lt;br /&gt;&amp;nbsp; &lt;br /&gt;</td></tr><tr><td>Hot Wire anemometer</td><td>Extech</td><td>407119</td><td>There are also a variety of options for measureing the airspeed in the low speed wind tunnel used for testing ground nozzles.&amp;nbsp;</td></tr></tbody></table>

measuring spray droplet size from agricultural nozzles using laser diffraction

Wenn Sie eine Anwendung aus irgendeinem Material Pflanzenschutz zur, wie ein Herbizid oder Pestizid verwendet der Applikator eine Vielzahl von Fähigkeiten und Informationen , um eine Anwendung zu machen , so dass das Material mit der Zielstelle (dh Anlage) erreicht. Information kritisch ist bei diesem Verfahren die Tropfengröße, die eine bestimmte Sprühdüse, Sprühdruck und Kombination Sprühlösung erzeugt als stark Tröpfchengrße Produktwirksamkeit und wie die Spritz bewegt sich durch die Umwelt beeinflusst. Forscher und Produkthersteller verwenden häufig Laserbeugung Ausrüstung der Spritztröpfchengröße im Labor Windkanäle zu messen. Die hier vorgestellten Arbeiten beschreibt bei der Herstellung von Spritztröpfchengröße Messungen mit Laserbeugungsgeräte verwendeten Methoden sowohl für Boden- und Lufteinsatzszenarien, die verwendet werden können, inter- und intra Labor Präzision zu gewährleisten, während Stichprobenverzerrung mit Laserbeugungssystemen verbunden zu minimieren. Die Aufrechterhaltung kritischen Mess diHaltungen und gleichzeitige Luftstrom im gesamten Testprozess ist dieser Präzision Schlüssel. Echtzeit-Datenqualitätsanalyse ist ebenfalls kritisch überschüssige Variation in den Daten oder Fremd Aufnahme von fehlerhaften Daten zu verhindern. Einige Beschränkungen dieses Verfahrens umfassen atypische Sprühdüsen, Sprühlösungen oder Anwendungsbedingungen, die in Sprühstrahlen führen, die nicht vollständig innerhalb der Messabstände diskutiert zerstäuben kann. Erfolgreiche Adaption dieses Verfahren kann ein hocheffizientes Verfahren zur Bewertung der Leistung von agrochemischen Sprühauftrag Düsen unter einer Vielzahl von Betriebseinstellungen bereitzustellen. Diskutiert sind mögliche experimentelle Design-Überlegungen, die Funktionalität der Daten enthalten sein können, gesammelt zu verbessern.

Die resultierenden Daten aus diesem Verfahren kann in einer Vielzahl von Formaten ausgedrückt werden, abhängig von den Vorlieben des Benutzers und den Betriebsfähigkeiten des Laserbeugungssystem. Typischerweise werden diese Daten als Plot des volumengewichteten Tröpfchengrößenverteilung dargestellt (Abbildungen 1 und 2) oder als beschreibende Tröpfchengröße Metriken (Tabellen 1 und 2). Diese Ergebnisse können dann verwendet werden, um die Auswirkungen zu untersuchen, die in der Düse oder Betriebsparameter verändert haben auf die erhaltene Spritztröpfchengröße. Wir untersuchten zwei verschiedene Luft Sprühdüsen, die beide mit der gleichen Öffnungsgröße, aber mit unterschiedlichen Spritzfächerwinkel. Mit diesen beiden Luftdüsen, untersuchten wir auch die Auswirkungen der Spritzdruck und Luftgeschwindigkeit auf Tröpfchengröße. Untersuchen der Düse 2015 bei einem Sprühdruck von 207 kPa betrieben, und das Volumen weig Vergleichhted Verteilungen aus der gleichen Düse , was zu 53,6 m / sec im Vergleich zu 71,5 m / s Luftgeschwindigkeit betrieben wird, ist es sofort klar , dass die höheren Luftgeschwindigkeiten führt zu einer dramatischen Verschiebung der inkrementellen und kumulativen Verteilungen zu kleineren Tröpfchendurchmesser (Abbildungen 1 und 2) die das Ergebnis einer erhöhten auflösung der Sprühtröpfchen mit der höheren Luftgeschwindigkeit. Während die graphische Darstellung der Ergebnisse eine sehr visuelle Darstellung der Ergebnisse liefern, sind quantitative Werte von diesen Verteilungen abgeleitet praktischer für größere Datenmengen. Typische Tröpfchengröße verwendet Metriken in landwirtschaftlichen Spray Forschung schließen die D V0.1, V0.5 D und D V0.9 Werten, die den Tropfendurchmesser entsprechen , so dass 10, 50 und 90% (jeweils) der Spritzvolumen enthaltenen in Tröpfchen gleichen oder geringeren Durchmesser. Diese Daten sind die gleichen wie die in den graphischen Verteilungen gezeigt, aber bieten eine bequemere foRMAT der Daten zum Ausdruck. Vergleicht man die Daten sowohl für die 2015 und 4015 Sprühdüsen an beiden Drücke und alle drei Luftgeschwindigkeiten können allgemeine Trends beobachtet werden (Tabelle 1). Die 4015 Flachstrahldüse führt zu kleineren Tröpfchengrößen als die 2015 auf dem gleichen Druck und Luftgeschwindigkeit, wie durch die kleineren volumengewichteten Durchmesser (D V0.1, V0.5 D und D V0.9) und dem Anstieg in der angegebenen Gesamtvolumen des Sprühstrahls von Tröpfchen von 100 &amp; mgr; m oder weniger besteht. D V0.1, V0.5 D und D V0.9 sind die Tröpfchendurchmesser , so dass 10, 50 und 90%, bzw. von der Gesamt Sprühvolumen von Tröpfchen von gleichem oder geringerem Durchmesser besteht. Dies ist das Ergebnis der Spritzfächerwinkel Erhöhung größere Auflösung an den äußeren Rändern des flüssigen Fächerwinkel zu sehen. Innerhalb derselben Düsentyp und der Sprühdruck, alle Tröpfchengröße Metriken verringern mit zunehmender Fluggeschwindigkeiten, wiederum als Folge der an der highe breakup von Tröpfchen zunehmenderr Fluggeschwindigkeiten. Ein interessantes Phänomen mit den Luft Sprühdüsen ist zu sehen, wenn die Auswirkungen der Spritzdruck innerhalb jeder Düse und Luftgeschwindigkeit Kombination suchen. Alle übrigen sonst gleich, wie Druck zunimmt, nimmt auch die Tröpfchengröße 11. Dies wird durch eine Abnahme der relativen Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Flüssigkeit aus der Düse austretenden und dem umgebenden Luftstrom, da die Flüssigkeitsaustrittsgeschwindigkeit zunimmt , wenn Druck erhöht (Tabelle 1) 13 verursacht wird . Betrachtet man die Ergebnisse aus den Bodendüsen und Spritz getesteten Drücke, ist die Wirkung der Düsentyp auf Tröpfchengröße signifikant mit dem TTI11003 ergeb in Tröpfchengrößen, die als doppelt so mehr sind, dass die XRC11003 und die AI11003 Tröpfchengrößen in der Mitte des anderen fallenden zwei (Tabelle 2). Innerhalb eines jeden Düsentyp können die Effekte von Druck beobachtet werden mit Tröpfchengrößen mit erhöhter Sprühdruck abnimmt. Abbildung 1. Inkrementelle Tropfengrößenverteilung für einen 20 - Grad - Flachstrahldüse Antenne Sprühdüse mit einem # 15 Öffnung bei 207 kPa und in einer Luftgeschwindigkeit von 53,6 m / sec. Die blaue Kurve stellt den inkrementalen volumengewichteten Verteilung , die den Prozentsatz der liefert Gesamt Sprühvolumen in Tröpfchen enthalten ist, mit einem Bereich jedes Messbehälter fallen, wie er durch das Laserbeugungssystem gemessen. Die rote Kurve ist die gleichen Daten, aber die kumulierten Daten dargestellt. Die kumulative Daten ermöglicht den volumengewichteten Durchmessern spezifisch für einen bestimmten Prozentsatz der Gesamt Sprühvolumen bestimmt werden. Wie in der Figur dargestellt ist , an den D V0.5 Volumendurchmesser erhalten wird , der 50% -Punkt auf der Summenkurve und der zugeordneten Tropfendurchmesser Ortungs zeigt , dass 50% des gesamten Sprühvolumen in spray dropl enthalteneets mit einem Durchmesser von 551 &amp; mgr; m oder kleiner. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54533/54533fig1large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54533/54533fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/54533/54533fig2.jpg" /> Abbildung 2. Incremental Tropfengrößenverteilung für einen 40 - Grad - Flachstrahldüse Antenne Sprühdüse mit einem # 15 Öffnung betrieben bei 207 kPa und in einer Luftgeschwindigkeit von 71,5 m / s. Wie in Abbildung 1, die blaue Kurve stellt den inkrementalen volumengewichteten Verteilung und die rote Kurve ist die kumulative Verteilung. Im Vergleich zu den Ergebnissen in Abbildung 1 zeigt die inkrementelle Verteilung eine deutliche Verschiebung hin zu kleineren Tröpfchendurchmesser als Folge der erhöhten Luftgeschwindigkeit und damit Sekundärtropfenaufbruch. Die D V0.5 Volumendurchmesser der Bestimmung zeigt , dass 50% dieses Sprühvolumen ist contained in Tröpfchen mit einem Durchmesser 350 &amp; mgr; m oder weniger. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54533/54533fig2large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54533/54533fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/54533/54533fig3.jpg" /> Abbildung 3. Inkrementelle Tropfengrößenverteilung mit falschen Spitzen Beispiel Grundstück. Der sekundäre, kleinere Spitze auf der rechten Seite in Richtung der größeren Ende der Skala Tröpfchengröße ist in der Regel das Ergebnis entweder Schwingungen oder andere Geräusche im System oder das Vorhandensein von Bändern verbunden sind mit unvollständigen Zerstäubung in der Sprühwolke. Als Tröpfchengrößenverteilungen für typische landwirtschaftliche Sprühdüsen und Lösungen sind in der Regel-log normal verteilt sind, kann das Vorhandensein einer zweiten Spitze in der Verteilung ein gültiges Ergebnis aus einer atypischen Sprühlösung und / oder Düsenkombination sein, aber ist wahrscheinlich eine indicator von einigen verwirrenden Problem in den Messprozess. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54533/54533fig3large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54533/54533fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td rowspan="2"> Düse </td><td rowspan="2"> Druck (kPa) </td><td rowspan="2"> Airspeed (m / s) </td><td colspan="3"> Volume Weighted Durchmesser (um) [Mittelwert ± St. Dev.] </td><td rowspan="2"> Percent Spray Volumen von weniger als 100 &amp; mgr; m </td></tr><tr><td> D V0.1 </td><td> D V0.5 </td><td> D V0.9 </td></tr><tr><td rowspan="6"> 2015 </td><td rowspan="3"> 207 </td><td> 53.6 </td><td> 243,5 ± 2,5 </td><td> 551,8 ± 4,6 </td><td> 903,0 ± 25,4 </td><td> 1,4 ± 0,05 </td></tr><tr><td> 62.6 </td&gt; <td> 192,1 ± 0,5 </td><td> 444,5 ± 1,5 </td><td> 781,7 ± 7,0 </td><td> 2,4 ± 0,04 </td></tr><tr><td> 71,5 </td><td> 147,0 ± 2,8 </td><td> 350,6 ± 6,1 </td><td> 673,3 ± 14,6 </td><td> 4,5 ± 0,18 </td></tr><tr><td rowspan="3"> 414 </td><td> 53.6 </td><td> 289,1 ± 3,1 </td><td> 655,6 ± 2,1 </td><td> 1208,7 ± 11,6 </td><td> 0,8 ± 0,03 </td></tr><tr><td> 62.6 </td><td> 237,6 ± 0,1 </td><td> 542,7 ± 1,7 </td><td> 1072,5 ± 13,7 </td><td> 1,3 ± 0,01 </td></tr><tr><td> 71,5 </td><td> 170,8 ± 1,1 </td><td> 400,6 ± 3,3 </td><td> 732,1 ± 6,4 </td><td> 3,2 ± 0,05 </td></tr><tr><td rowspan="6"> 4015 </td><td rowspan="3"> 207 </td><td> 53.6 </td><td> 230,2 ± 1,3 </td><td> 514,9 ± 1,9 </td><td> 863,3 ± 1,2 </td><td> 1,5 ± 0,03 </td></tr><tr><td> 62.6 </td><td> 175,1 ± 2,0 </td><td> 404,5 ± 2,6 </td><td> 714,2 ± 3.0 </td><td> 3,1 ± 0,10 </td></tr><tr><td> 71,5 </td><td> 146,6 ± 0,8 </td><td> 344,5 ± 2,4 </td><td> 656,4 ± 9,5 </td><td> 4,6 ± 0,05 </td></tr><tr><td rowspan="3"> 414 </td><td> 53.6 </td><td> 255,2 ± 2,4 </td><td> 557,3 ± 2,3 </td><td> 994,9 ± 8,1 </td><td> 1 ± 0,04 </td></tr><tr><td> 62.6 </td><td> 200,1 ± 2,6 </td><td> 449,4 ± 7,0 </td><td> 774,9 ± 10,7 </td><td> 2,1 ± 0,06 </td></tr><tr><td> 71,5 </td><td> 165,5 ± 1,4 </td><td> 383,5 ± 2,6 </td><td> 696,8 ± 4,9 </td><td> 3,4 ± 0,08 </td></tr></tbody></table> Tabelle 1. Volumen gewichtete Durchmessern (Mittelwerte ± Standardabweichungen über drei Wiederholungsmessungen) für 2015 und 4015 Flachstrahldüse aerial Sprühdüsen betrieben bei Spritzdrücken von 207 und 414 kPa und in Fluggeschwindigkeiten von 53,6, 62,6 und 71,5 m / sec. <table border="1" fo:keep-together.within-page = &quot;1&quot; fo: keep-mit-next.within-page = &quot;always&quot;&gt; <tbody><tr><td rowspan="2"> Düse </td><td rowspan="2"> Druck (kPa) </td><td colspan="3"> Volume Weighted Durchmesser (um) [Mittelwert ± St. Dev.] </td><td rowspan="2"> Percent Spray Volumen von weniger als 100 &amp; mgr; m </td></tr><tr><td> D V0.1 </td><td> D V0.5 </td><td> D V0.9 </td></tr><tr><td rowspan="2"> XRC11005 </td><td> 276 </td><td> 115,1 ± 2,1 </td><td> 268,2 ± 5,6 </td><td> 451,0 ± 18,0 </td><td> 7,2 ± 0,28 </td></tr><tr><td> 414 </td><td> 101,0 ± 0,0 </td><td> 244,2 ± 0,7 </td><td> 424,3 ± 4,3 </td><td> 9,8 ± 0,01 </td></tr><tr><td rowspan="2"> AI11005 </td><td> 276 </td><td> 227,6 ± 1,9 </td><td> 468,9 ± 4,1 </td><td> 763,0 ± 22,0 </td><td> 1,1 ± 0,03 </td></tr><tr><td> 414 </td><td> 183,4 &amp; #177; 0,6 </td><td> 399,6 ± 0,9 </td><td> 668,6 ± 2,5 </td><td> 2,2 ± 0,05 </td></tr><tr><td rowspan="2"> TTI11005 </td><td> 276 </td><td> 365,3 ± 5,3 </td><td> 711,9 ± 16,9 </td><td> 1013,8 ± 26,1 </td><td> 0,1 ± 0,00 </td></tr><tr><td> 414 </td><td> 311,5 ± 4,0 </td><td> 645,7 ± 12,3 </td><td> 992,7 ± 24,7 </td><td> 0,2 ± 0,01 </td></tr></tbody></table> Tabelle 2. Volumen gewichtete Durchmessern (Mittelwerte ± Standardabweichungen über drei Wiederholungsmessungen) für drei Boden Sprühdüsen (XRC11005, AI11005 und TTI11005) betrieben bei Spritzdrücken von 276 und 414 kPa.

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Measuring Spray Droplet Size from Agricultural Nozzles Using Laser Diffraction

Wir präsentieren Protokolle bei der Messung der Spritztröpfchengröße von landwirtschaftlichen Düsen in beiden Luft- und Boden basierte agrochemische Anwendungen verwendet werden. Diese Methoden vorgestellt wurden entwickelt, konsistente und reproduzierbare Tröpfchengröße Daten zu liefern, sowohl inter- und intra Labor, wenn Laserbeugungssysteme verwendet werden.

Mess Spray Tröpfchengröße von landwirtschaftlichen Düsen mit Laserbeugung

When making an application of any crop protection material such as an herbicide or pesticide, the applicator uses a variety of skills and information to ...

measuring-spray-droplet-size-from-agricultural-nozzles-using-laser

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

16.9K Aufrufe.  USDA ARS.  Wir präsentieren Protokolle bei der Messung der Spritztröpfchengröße von landwirtschaftlichen Düsen in beiden Luft- und Boden basierte agrochemische Anwendungen verwendet werden. Diese Methoden vorgestellt wurden entwickelt, konsistente und reproduzierbare Tröpfchengröße Daten zu liefern, sowohl inter- und intra Labor, wenn Laserbeugungssysteme verwendet werden. 

Serie: Measuring Spray Droplet Size from Agricultural Nozzles Using Laser Diffraction

A Protocol for Conducting Rainfall Simulation to Study Soil Runoff

Rainfall is a driving force for the transport of environmental contaminants from agricultural soils to surficial water bodies via surface runoff. The objective of this study was to characterize the effects of antecedent soil moisture content on the fate and transport of surface applied commercial urea, a common form of nitrogen (N) fertilizer, following a rainfall event that occurs within 24&#160;hr&#160;after fertilizer application. Although urea is assumed to be readily hydrolyzed to ammonium and therefore not often available for transport, recent studies suggest that urea can be transported from agricultural soils to coastal waters where it is implicated in harmful algal blooms. A rainfall simulator was used to apply a consistent rate of uniform rainfall across packed soil boxes that had been prewetted to different soil moisture contents. By controlling rainfall and soil physical characteristics, the effects of antecedent soil moisture on urea loss were isolated. Wetter soils exhibited shorter time from rainfall initiation to runoff initiation, greater total volume of runoff, higher urea concentrations in runoff, and greater mass loadings of urea in runoff. These results also demonstrate the importance of controlling for antecedent soil moisture content in studies designed to isolate other variables, such as soil physical or chemical characteristics, slope, soil cover, management, or rainfall characteristics. Because rainfall simulators are designed to deliver raindrops of similar size and velocity as natural rainfall, studies conducted under a standardized protocol can yield valuable data that, in turn, can be used to develop models for predicting the fate and transport of pollutants in runoff.

A rainfall simulator was used to apply a consistent rate of uniform rainfall to packed soil boxes in a study of the fate and transport of urea, a nonpoint source environmental contaminant. Under uniform soil and rainfall conditions, antecedent soil moisture content exerted strong control over urea loss in surface runoff.

Ein Protokoll für die Durchführung Regen Simulation zur Bodenabfluss Studieren

Rainfall is a driving force for the transport of environmental contaminants from agricultural soils to surficial water bodies via surface runoff. The ...

Forschung

Umwelt

Dispersion of Nanomaterials in Aqueous Media: Towards Protocol Optimization

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and stability of the suspension. In this study, a systematic step-wise approach is carried out to identify optimal sonication conditions in order to achieve a stable dispersion. This approach has been adopted and shown to be suitable for several nanomaterials (cerium oxide, zinc oxide, and carbon nanotubes) dispersed in deionized (DI) water. However, with any change in either the nanomaterial type or dispersing medium, there needs to be optimization of the basic protocol by adjusting various factors such as sonication time, power, and sonicator type as well as temperature rise during the process. The approach records the dispersion process in detail. This is necessary to identify the time points as well as other above-mentioned conditions during the sonication process in which there may be undesirable changes, such as damage to the particle surface thus affecting surface properties. Our goal is to offer a harmonized approach that can control the quality of the final, produced dispersion. Such a guideline is instrumental in ensuring dispersion quality repeatability in the nanoscience community, particularly in the field of nanotoxicology.

Here, we present a step-wise protocol for the dispersion of nanomaterials in aqueous media with real-time characterization to identify the optimal sonication conditions, intensity, and duration for improved stability and uniformity of nanoparticle dispersions without impacting the sample integrity.

Dispersion von Nanomaterialien in wässrigen Medien: zur Protokoll-Optimierung

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and ...

Quantitative Locomotion Study of Freely Swimming Micro-organisms Using Laser Diffraction

Soil and aquatic microscopic organisms live and behave in a complex three-dimensional environment. Most studies of microscopic organism behavior, in contrast, have been conducted using microscope-based approaches, which limit the movement and behavior to a narrow, nearly two-dimensional focal field.1 We present a novel analytical approach that provides real-time analysis of freely swimming C. elegans in a cuvette without dependence on microscope-based equipment. This approach consists of tracking the temporal periodicity of diffraction patterns generated by directing laser light through the cuvette. We measure oscillation frequencies for freely swimming nematodes.
Analysis of the far-field diffraction patterns reveals clues about the waveforms of the nematodes. Diffraction is the process of light bending around an object. In this case light is diffracted by the organisms. The light waves interfere and can form a diffraction pattern. A far-field, or Fraunhofer, diffraction pattern is formed if the screen-to-object distance is much larger than the diffracting object. In this case, the diffraction pattern can be calculated (modeled) using a Fourier transform.2
C. elegans are free-living soil-dwelling nematodes that navigate in three dimensions. They move both on a solid matrix like soil or agar in a sinusoidal locomotory pattern called crawling and in liquid in a different pattern called swimming.3 The roles played by sensory information provided by mechanosensory, chemosensory, and thermosensory cells that govern plastic changes in locomotory patterns and switches in patterns are only beginning to be elucidated.4 We describe an optical approach to measuring nematode locomotion in three dimensions that does not require a microscope and will enable us to begin to explore the complexities of nematode locomotion under different conditions.

Microscopic organisms like the free-swimming nematode C. elegans, live and behave in a complex three-dimensional environment. We report on a novel approach that provides analysis of C. elegans using diffraction patterns. This approach consists of tracking the temporal periodicity of diffraction patterns generated by directing laser light through a cuvette.

Quantitative Locomotion Study of Frei Schwimmen Mikroorganismen mittels Laserbeugung

Soil and aquatic microscopic organisms live and behave in a complex three-dimensional environment. Most studies of microscopic organism behavior, in ...

Biotechnik

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform Poly(N-isopropylacrylamide) Microgels

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this work, we use single particle tracking of fluorescently labeled PNIPAM microgels as a showcase for tuning microgel size by a rapid non-stirred precipitation polymerization procedure. This approach is well suited for prototyping new reaction compositions and conditions or for applications that do not require large amounts of product. Microgel synthesis, particle size and structure determination by dynamic and static light scattering are detailed in the protocol. It is shown that the addition of functional comonomers can have a large influence on the particle nucleation and structure. Single particle tracking by wide-field fluorescence microscopy allows for an investigation of the diffusion of labeled tracer microgels in a concentrated matrix of non-labeled microgels, a system not easily investigated by other methods such as dynamic light scattering.

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform PolyN-isopropylacrylamide Microgels

Non-stirred precipitation polymerization provides a rapid, reproducible prototyping approach to the synthesis of stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) microgels of narrow size distribution. In this protocol synthesis, light scattering characterization and single particle fluorescence tracking of these microgels in a wide-field microscopy setup are demonstrated.

Kontrollierte Synthese und Fluoreszenz-Tracking von Hoch Uniform Poly (<em&gt; N</em&gt; Isopropylacrylamid) Mikrogele

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this ...

Chemie

Measurement of Particle Size Distribution in Turbid Solutions by Dynamic Light Scattering Microscopy

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a technique used to measure the size distribution of polymer solutions or colloidal particles. Although this technique is widely used for the assessment of polymer solutions, it is difficult to measure the particle size in concentrated solutions due to the multiple scattering effect or strong light absorption. Therefore, the concentrated solutions should be diluted before measurement. Implementation of the confocal optical component in a dynamic light scattering microscope1 helps to overcome this barrier. Using such a microscopic system, both transparent and turbid systems can be analyzed under the same experimental setup without a dilution. As a representative example, a size distribution measurement of a temperature-responsive polymer solution was performed. The sizes of the polymer chains in an aqueous solution were several tens of nanometers at a temperature below the lower critical solution temperature (LCST). In contrast, the sizes increased to more than 1.0 &#181;m when above the LCST. This result is consistent with the observation that the solution turned turbid above the LCST.

A protocol for the direct measurement of particle size distribution in concentrated solutions using dynamic light scattering microscopy is presented.

Die Messung der Partikelgrößenverteilung in trüber Lösungen durch Dynamic Light Scattering Mikroskopie

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a ...

Film Control to Study Contributions of Waves to Droplet Impact Dynamics on Thin Flowing Liquid Films

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous studies on flowing liquid films have neglected the contributions of spatial structures of waves to the impact outcome, while this has recently been shown to have a significant influence on the drop impact dynamics. In this report, we outline a step-by-step procedure to investigate the effect of periodic inlet forcing of a flowing liquid film leading to the production of spatiotemporally regular wave structures on drop impact dynamics. A function generator in connection with a solenoid valve is used to excite these spatiotemporally regular wave structures on the film surface while the impact dynamics of uniform-sized droplets are captured using a high-speed camera. Three distinct regions are then studied; viz. the capillary wave region preceding the large wave peak, the flat film region, and the wave hump region. The effects of important dimensionless quantities such as film Reynolds, drop Weber and Ohnesorge numbers parameterized by the film flow rate, drop speed, and drop size are also examined. Our results show interesting, hitherto undiscovered dynamics brought about by this application of film inlet forcing of the flowing film for both low and high inertia drops.

A protocol to study the contributions of waves to droplet impact dynamics on flowing liquid films is presented.

Film-Kontrolle, Beiträge der Wellen zu Tröpfchen Auswirkungen Dynamik auf dünnen fließt Flüssigkeitsfilme zu studieren

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous ...

Ingenieurwesen

Measuring the Interaction Force Between a Droplet and a Super-hydrophobic Substrate by the Optical Lever Method

The goal of this paper is to investigate the interaction force between droplets and super-hydrophobic substrates in the air. A measurement system based on an optical lever method is designed. A millimetric cantilever is used as a force sensitive component in the measurement system. Firstly, the force sensitivity of the optical lever is calibrated using electrostatic force, which is the critical step in measuring interaction force. Secondly, three super-hydrophobic substrates with different grid fractions are prepared with nanoparticles and copper grids. Finally, the interaction forces between droplets and super-hydrophobic substrates with different grid fractions are measured by the system. This method can be used to measure the force on the scale of sub-micronewton with a resolution on the scale of nanonewton. The in-depth study of the contact process of droplets and super-hydrophobic structures can help to improve the production efficiency in coating, film and printing. The force measurement system designed in this paper can also be used in other fields of microforce measurement.

The protocol aims to investigate the interaction between droplets and super-hydrophobic substrates in the air. This includes calibrating the measurement system and measuring the interaction force at super-hydrophobic substrates with different grid fractions.

Messung der Wechselwirkungskraft zwischen einem Tröpfchen und einem superhydrophoben Substrat durch die Optische Hebelmethode

The goal of this paper is to investigate the interaction force between droplets and super-hydrophobic substrates in the air. A measurement system based on ...

High Throughput Analysis of Liquid Droplet Impacts

Experimental studies of liquid drop impacts on surfaces are often restricted in their scope due to the large range of possible experimental parameters such as material properties, impact conditions, and experimental configurations. Compounding this, drop impacts are often studied using data-rich high-speed photography, so that it is difficult to analyze many experiments in a detailed and timely manner. The purpose of this method is to enable efficient study of droplet impacts with high-speed photography by using a systematic approach. Equipment is aligned and calibrated to produce videos that can be accurately processed by a custom image processing code. Moreover, the file structure setup and workflow described here ensure efficiency and clear organization of data processing, which is carried out while the researcher is still in the lab. The image processing method extracts the digitized outline of the impacting droplet in each frame of the video, and processed data are stored for further analysis as required. The protocol assumes that a droplet is released vertically under gravity, and impact is recorded by a camera viewing from side-on with the drop illuminated using shadowgraphy. Many similar experiments involving image analysis of high-speed events could be addressed with minor adjustment to the protocol and equipment used.

This protocol enables efficient collection of experimental high-speed images of liquid drop impacts, and speedy analysis of those data in batches. To streamline these processes, the method describes how to calibrate and set up apparatus, generate an appropriate data structure, and deploy an image analysis script.

Hochdurchsatzanalyse von Flüssigkeitstropfeneinschlägen

Experimental studies of liquid drop impacts on surfaces are often restricted in their scope due to the large range of possible experimental parameters ...

Fabrication and Characterization of Thickness Mode Piezoelectric Devices for Atomization and Acoustofluidics

We present a technique to fabricate simple thickness mode piezoelectric devices using lithium niobate (LN). Such devices have been shown to atomize liquid more efficiently, in terms of &#64258;ow rate per power input, than those that rely on Rayleigh waves and other modes of vibration in LN or lead zirconate titanate (PZT). The complete device is composed of a transducer, a transducer holder, and a &#64258;uid supply system. The fundamentals of acoustic liquid atomization are not well known, so techniques to characterize the devices and to study the phenomena are also described. Laser Doppler vibrometry (LDV) provides vibration information essential in comparing acoustic transducers and, in this case, indicates whether a device will perform well in thickness vibration. It can also be used to &#64257;nd the resonance frequency of the device, though this information is obtained more quickly via impedance analysis. Continuous &#64258;uid atomization, as an example application, requires careful &#64258;uid flow control, and we present such a method with high-speed imaging and droplet size distribution measurements via laser scattering.

Fabrication of piezoelectric thickness mode transducers via direct current sputtering of plate electrodes on lithium niobate is described. Additionally, reliable operation is achieved with a transducer holder and &#64258;uid supply system and characterization is demonstrated via impedance analysis, laser doppler vibrometry, high-speed imaging, and droplet size distribution using laser scattering.

Herstellung und Charakterisierung von Piezoelektrischen Geräten für Zerstäubung und Akustofluidik

We present a technique to fabricate simple thickness mode piezoelectric devices using lithium niobate (LN). Such devices have been shown to atomize liquid ...

Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System

The current particle size threshold of the European Particle Number (PN) emission standards is 23 nm. This threshold could change because future combustion engine vehicle technology may emit large amounts of sub-23 nm particles. The Horizon 2020 funded project DownToTen (DTT) developed a sampling and measurement method to characterize particle emissions in this currently unregulated size range. A PN measurement system was developed based on an extensive review of the literature and laboratory experiments testing a variety of PN measurement and sampling approaches. The measurement system developed is characterized by high particle penetration and versatility, which enables the assessment of primary particles, delayed primary particles, and secondary aerosols, starting from a few nanometers in diameter. This paper provides instruction on how to install and operate this Portable Emission Measurement System (PEMS) for Real Drive Emissions (RDE) measurements and assess particle number emissions below the current legislative limit of 23 nm.

Presented here is the DownToTen (DTT) portable emission measurement system to assess real driving automotive emissions of sub-23 nm particles.

Mess Spray Tröpfchengröße von landwirtschaftlichen Düsen mit Laserbeugung

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