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>

<ol>
	<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. 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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. 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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 border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<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.&#160;</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.&#160;&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wind Tunnel/Blower systems</td>
			<td>Custom built</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Airspeed range of Low speed system is 0-7 m/s and high speed from 18-98 m/s</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Air Compressor</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>There is no specific air compressor needed to feed the system.&#160; 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&#160; 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.&#160; This suppliers had the highest pressure rated tanks on the market.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Various plumbing and air fittings and hoses</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</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&#160;</td>
			<td>PX419-150GV</td>
			<td>This pressure transducer was selected to fit the higher pressure loads we use.&#160; 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.&#160; This one was selected to fit the speed range of our high speed aerial nozzle testing tunnel.</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.&#160;</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

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

Synthesis of Phase-shift Nanoemulsions with Narrow Size Distributions for Acoustic Droplet Vaporization and Bubble-enhanced Ultrasound-mediated Ablation

High-intensity focused ultrasound (HIFU) is used clinically to thermally ablate tumors. To enhance localized heating and improve thermal ablation in tumors, lipid-coated perfluorocarbon droplets have been developed which can be vaporized by HIFU. The vasculature in many tumors is abnormally leaky due to their rapid growth, and nanoparticles are able to penetrate the fenestrations and passively accumulate within tumors. Thus, controlling the size of the droplets can result in better accumulation within tumors. In this report, the preparation of stable droplets in a phase-shift nanoemulsion (PSNE) with a narrow size distribution is described. PSNE were synthesized by sonicating a lipid solution in the presence of liquid perfluorocarbon. A narrow size distribution was obtained by extruding the PSNE multiple times using filters with pore sizes of 100 or 200 nm. The size distribution was measured over a 7-day period using dynamic light scattering. Polyacrylamide hydrogels containing PSNE were prepared for in vitro experiments. PSNE droplets in the hydrogels were vaporized with ultrasound and the resulting bubbles enhanced localized heating. Vaporized PSNE enables more rapid heating and also reduces the ultrasound intensity needed for thermal ablation. Thus, PSNE is expected to enhance thermal ablation in tumors, potentially improving therapeutic outcomes of HIFU-mediated thermal ablation treatments.

Phase-shift nanoemulsions (PSNE) can be vaporized using high intensity focused ultrasound to enhance localized heating and improve thermal ablation in tumors. In this report, the preparation of stable PSNE with a narrow size distribution is described. Furthermore, the impact of vaporized PSNE on ultrasound-mediated ablation is demonstrated in tissue-mimicking phantoms.

Synthese von Phase-shift Nanoemulsionen mit enger Größenverteilung für Acoustic Droplet Vaporisation und Bubble-enhanced Ultraschall-vermittelte Ablation

High-intensity  focused ultrasound (HIFU) is used clinically to thermally ablate tumors. To  enhance localized heating and improve thermal ablation in ...

Forschung

Ingenieurwesen

Measuring Spatially- and Directionally-varying Light Scattering from Biological Material

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the milli-scale structure of barbs and barbules largely determines the directional pattern of reflected light; and through the macro-scale spatial structure of overlapping, curved feathers, these directional effects create the visual texture. Milli-scale and macro-scale effects determine where on the organism's body, and from what viewpoints and under what illumination, the iridescent colors are seen. Thus, the highly directional flash of brilliant color from the iridescent throat of a hummingbird is inadequately explained by its nano-scale structure alone and questions remain. From a given observation point, which milli-scale elements of the feather are oriented to reflect strongly? Do some species produce broader "windows" for observation of iridescence than others? These and similar questions may be asked about any organisms that have evolved a particular surface appearance for signaling, camouflage, or other reasons.
In order to study the directional patterns of light scattering from feathers, and their relationship to the bird's milli-scale morphology, we developed a protocol for measuring light scattered from biological materials using many high-resolution photographs taken with varying illumination and viewing directions. Since we measure scattered light as a function of direction, we can observe the characteristic features in the directional distribution of light scattered from that particular feather, and because barbs and barbules are resolved in our images, we can clearly attribute the directional features to these different milli-scale structures. Keeping the specimen intact preserves the gross-scale scattering behavior seen in nature. The method described here presents a generalized protocol for analyzing spatially- and directionally-varying light scattering from complex biological materials at multiple structural scales.

We present a non-destructive method for sampling spatial variation in the direction of light scattered from structurally complex materials. By keeping the material intact, we preserve gross-scale scattering behavior, while concurrently capturing fine-scale directional contributions with high-resolution imaging. Results are visualized in software at biologically-relevant positions and scales.

Mess-und Richtungs räumlich variierenden Lichtstreuung aus biologischem Material

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the ...

In Situ Neutron Powder Diffraction Using Custom-made Lithium-ion Batteries

Li-ion batteries are widely used in portable electronic devices and are considered as promising candidates for higher-energy applications such as electric vehicles.1,2 However, many challenges, such as energy density and battery lifetimes, need to be overcome before this particular battery technology can be widely implemented in such applications.3 This research is challenging, and we outline a method to address these challenges using in situ NPD to probe the crystal structure of electrodes undergoing electrochemical cycling (charge/discharge) in a battery. NPD data help determine the underlying structural mechanism responsible for a range of electrode properties, and this information can direct the development of better electrodes and batteries.
We briefly review six types of battery designs custom-made for NPD experiments and detail the method to construct the &#8216;roll-over&#8217; cell that we have successfully used on the high-intensity NPD instrument, WOMBAT, at the Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO). The design considerations and materials used for cell construction are discussed in conjunction with aspects of the actual in situ NPD experiment and initial directions are presented on how to analyze such complex in situ data.

In Situ Neutron Powder Diffraction Using Custom-made Lithium-ion Batteries

We describe the design and construction of an electrochemical cell for the examination of electrode materials using in situ neutron powder diffraction (NPD). We briefly comment on alternate in situ NPD cell designs and discuss methods for the analysis of the corresponding in situ NPD data produced using this cell.

In Situ Neutronenpulver Mit Maßgeschneiderte Lithium-Ionen-Batterien

Li-ion batteries are widely used in portable electronic devices and are considered as promising candidates for higher-energy applications such as electric ...

Characterization of Nanocrystal Size Distribution using Raman Spectroscopy with a Multi-particle Phonon Confinement Model

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The common techniques used for the size analysis are transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD) and photoluminescence spectroscopy (PL). These techniques, however, are not suitable for analyzing the nanocrystal size distribution in a fast, non-destructive and a reliable manner at the same time. Our aim in this work is to demonstrate that size distribution of semiconductor nanocrystals that are subject to size-dependent phonon confinement effects, can be quantitatively estimated in a non-destructive, fast and reliable manner using Raman spectroscopy. Moreover, mixed size distributions can be separately probed, and their respective volumetric ratios can be estimated using this technique. In order to analyze the size distribution, we have formulized an analytical expression of one-particle PCM and projected it onto a generic distribution function that will represent the size distribution of analyzed nanocrystal. As a model experiment, we have analyzed the size distribution of free-standing silicon nanocrystals (Si-NCs) with multi-modal size distributions. The estimated size distributions are in excellent agreement with TEM and PL results, revealing the reliability of our model.

We demonstrate how to determine the size distribution of semiconductor nanocrystals in a quantitative manner using Raman spectroscopy employing an analytically defined multi-particle phonon confinement model. Results obtained are in excellent agreement with the other size analysis techniques like transmission electron microscopy and photoluminescence spectroscopy.

Charakterisierung von Nanokristallgrößenverteilung mittels Raman-Spektroskopie mit einem Multi-Partikel Phonon Confinement Modell

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The ...

Compact Lens-less Digital Holographic Microscope for MEMS Inspection and Characterization

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and automotive. However, effective inspection and characterization metrology systems are needed to ensure the functional reliability of MEMS. This study presents a system based on digital holography as a tool for MEMS metrology. Digital holography has gained increasing attention in the past 20 years. With the fast development and decreasing cost of sensor arrays, resolution of such systems has increased broadening potential applications. Thus, it has attracted attention from both research and industry sides as a potential reliable tool for industrial metrology. Indeed, by recording the interference pattern between an object beam (which contains sample height information) and a reference beam on a CCD camera, one can retrieve the quantitative phase information of an object. However, most of digital holographic systems are bulky and thus not easy to implement on industry production lines. The novelty of the system presented is that it is lens-less and thus very compact. In this study, it is shown that the Compact Digital Holographic Microscope (CDHM) can be used to evaluate several characteristics typically consider as criteria in MEMS inspections. The surface profiles of MEMS in both static and dynamic conditions are presented. Comparison with AFM is investigated to validate the accuracy of the CDHM.

We present a compact reflection digital holographic system (CDHM) for inspection and characterization of MEMS devices. A lens-less design using a diverging input wave providing natural geometrical magnification is demonstrated. Both static and dynamic studies are presented.

Compact-Objektiv lose digitale holografische Mikroskop für MEMS-Inspektion und Charakterisierung

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and ...

Automation of Mode Locking in a Nonlinear Polarization Rotation Fiber Laser through Output Polarization Measurements

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a new and inexpensive procedure to force mode locking in a pre-adjusted nonlinear polarization rotation fiber laser. This procedure is based on the detection of a sudden change in the output polarization state when mode locking occurs. This change is used to command the alignment of the intra-cavity polarization controller in order to find mode-locking conditions. More specifically, the value of the first Stokes parameter varies when the angle of the polarization controller is swept and, moreover, it undergoes an abrupt variation when the laser enters the mode-locked state. Monitoring this abrupt variation provides a practical easy-to-detect signal that can be used to command the alignment of the polarization controller and drive the laser towards mode locking. This monitoring is achieved by feeding a small portion of the signal to a polarization analyzer measuring the first Stokes parameter. A sudden change in the read out of this parameter from the analyzer will occur when the laser enters the mode-locked state. At this moment, the required angle of the polarization controller is kept fixed. The alignment is completed. This procedure provides an alternate way to existing automating procedures that use equipment such as an optical spectrum analyzer, an RF spectrum analyzer, a photodiode connected to an electronic pulse-counter or a nonlinear detecting scheme based on two-photon absorption or second harmonic generation. It is suitable for lasers mode locked by nonlinear polarization rotation. It is relatively easy to implement, it requires inexpensive means, especially at a wavelength of 1550 nm, and it lowers the production and operation costs incurred in comparison to the above-mentioned techniques.

A protocol to detect and automate mode locking in a pre-adjusted nonlinear polarization rotation fiber laser is presented. The detection of a sudden change in the output polarization state when mode locking occurs is used to command the alignment of an intra-cavity polarization controller in order to find mode-locking conditions.

Automatisierung der Modenkopplung in einem nicht-linearen Polarisationsdrehung Faserlaser durch Ausgabe Polarisationsmessungen

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a ...

Characterization of Ultra-fine Grained and Nanocrystalline Materials Using Transmission Kikuchi Diffraction

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and nanocrystalline materials. The traditional techniques associated with scanning electron microscopy (SEM), such as electron backscatter diffraction (EBSD), do not possess the required spatial resolution due to the large interaction volume between the electrons from the beam and the atoms of the material. Transmission electron microscopy (TEM) has the required spatial resolution. However, due to a lack of automation in the analysis system, the rate of data acquisition is slow which limits the area of the specimen that can be characterized. This paper presents a new characterization technique, Transmission Kikuchi Diffraction (TKD), which enables the analysis of the microstructure of UFG and nanocrystalline materials using an SEM equipped with a standard EBSD system. The spatial resolution of this technique can reach 2 nm. This technique can be applied to a large range of materials that would be difficult to analyze using traditional EBSD. After presenting the experimental set up and describing the different steps necessary to realize a TKD analysis, examples of its use on metal alloys and minerals are shown to illustrate the resolution of the technique and its flexibility in term of material to be characterized.

This paper provides a detailed method to characterize the microstructure of ultra-fine grained and nanocrystalline materials using a scanning electron microscope equipped with a standard electron backscatter diffraction system. Metal alloys and minerals presenting refined microstructures are analyzed using this technique, showing the diversity of its possible applications.

Charakterisierung von ultrafeinkörnig und Nanokristalline Materialien mit Übertragung Kikuchi Diffraction

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering thermal wave fields that are disturbed by the defect. This effect is measured and used to locate the defect. We form the destructively interfering wave fields by using a modified projector. The original light engine of the projector is replaced with a fiber-coupled high-power diode laser. Its beam is shaped and aligned to the projector&#39;s spatial light modulator and optimized for optimal optical throughput and homogeneous projection by first characterizing the beam profile, and, second, correcting it mechanically and numerically. A high-performance infrared (IR) camera is set up according to the tight geometrical situation (including corrections of the geometrical image distortions) and the requirement to detect weak temperature oscillations at the sample surface. Data acquisition can be performed once a synchronization between the individual thermal wave field sources, the scanning stage, and the IR camera is established by using a dedicated experimental setup which needs to be tuned to the specific material being investigated. During data post-processing, the relevant information on the presence of a defect below the surface of the sample is extracted. It is retrieved from the oscillating part of the acquired thermal radiation coming from the so-called depletion line of the sample surface. The exact location of the defect is deduced from the analysis of the spatial-temporal shape of these oscillations in a final step. The method is reference-free and very sensitive to changes within the thermal wave field. So far, the method has been tested with steel samples but is applicable to different materials as well, in particular to temperature sensitive materials.

This method aims at locating vertical subsurface defects. Here, we couple a laser with a spatial light modulator and trigger its video input to heat a sample surface deterministically with two anti-phased modulated lines while acquiring highly resolved thermal images. The defect position is retrieved from evaluating thermal wave interference minima.

Untergrundfehler-Lokalisierung durch strukturierte Erwärmung mittels laserprojektierter photothermischer Thermografie

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...

Fourier-Based Diffraction Analysis of Live Caenorhabditis elegans

This manuscript describes how to classify nematodes using temporal far-field diffraction signatures. A single C. elegans is suspended in a water column inside an optical cuvette. A 632 nm continuous wave HeNe laser is directed through the cuvette using front surface mirrors. A significant distance of at least 20-30 cm traveled after the light passes through the cuvette ensures a useful far-field (Fraunhofer) diffraction pattern. The diffraction pattern changes in real time as the nematode swims within the laser beam. The photodiode is placed off-center in the diffraction pattern. The voltage signal from the photodiode is observed in real time and recorded using a digital oscilloscope. This process is repeated for 139 wild type and 108 &#34;roller&#34; C. elegans. Wild type worms exhibit a rapid oscillation pattern in solution. The &#34;roller&#34; worms have a mutation in a key component of the cuticle that interferes with smooth locomotion. Time intervals that are not free of saturation and inactivity are discarded. It is practical to divide each average by its maximum to compare relative intensities. The signal for each worm is Fourier transformed so that the frequency pattern for each worm emerges. The signal for each type of worm is averaged. The averaged Fourier spectra for the wild type and the &#34;roller&#34; C. elegans are distinctly different and reveal that the dynamic worm shapes of the two different worm strains can be distinguished using Fourier analysis. The Fourier spectra of each worm strain match an approximate model using two different binary worm shapes that correspond to locomotory moments. The envelope of the averaged frequency distribution for actual and modeled worms confirms the model matches the data. This method can serve as a baseline for Fourier analysis for many microscopic species, as every microorganism will have its unique Fourier spectrum.

Fourier-Based Diffraction Analysis of Live Caenorhabditis elegans

This manuscript describes how to distinguish different nematodes using far-field diffraction signatures. We compare the locomotion of 139 wild type and 108 &#34;Roller&#34; C. elegans by averaging frequencies associated with the temporal Fraunhofer diffraction signature at a single location using a continuous wave laser.

Fourier-basierte Beugung Live-Analyse von Caenorhabditis elegans

This manuscript describes how to classify nematodes using temporal far-field diffraction signatures. A single C. elegans is suspended in a water column ...

Femtosecond Laser Filaments for Use in Sub-Diffraction-Limited Imaging and Remote Sensing

Probing remote matter with laser light is a ubiquitous technique used in circumstances as diverse as laser-induced breakdown spectroscopy and barcode scanners. In classical optics, the intensity that can be brought to bear on a remote target is limited by the spot size of the laser at the distance of the target. This spot size has a lower bound determined by the diffraction limit of classical optics. However, amplified femtosecond laser pulses generate intensity sufficient to modify the refractive index of the ambient air and undergo self-focusing. This self-focusing effect leads to the generation of highly intense laser filaments which maintain their intensity and small sub-millimeter diameter size at distances well beyond the classical Rayleigh length. Such intensity provides the capability of remote scanning, imaging, sensing, and spectroscopy with enhanced spatial resolution. We describe a technique for generating filaments with a femtosecond regenerative chirped-pulse amplifier, and for using the resulting filament to conduct imaging and spectroscopic measurements at remote distances of at least several meters.

High-intensity femtosecond pulses of laser light can undergo cycles of Kerr self-focusing and plasma defocusing, propagating an intense sub-millimeter-diameter beam over long distances. We describe a technique for generating and using these filaments to perform remote imaging and sensing beyond the classical diffraction limits of linear optics.

Femtosekunden-Laser-Filamente für den Einsatz in Sub-Diffraction-Limited Bildgebung und Fernerkundung

Probing remote matter with laser light is a ubiquitous technique used in circumstances as diverse as laser-induced breakdown spectroscopy and barcode ...