《物理原理在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應用研究》11000字（論文）

物理原理在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應用研究摘要物理農(nóng)業(yè)是一種新型的利用光、電、熱、磁、聲、核等物理條件來操控動植物的生長發(fā)育，對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中的自然環(huán)境進行改良的，減少對化學肥料的依賴，獲得優(yōu)質(zhì)農(nóng)作物的新興農(nóng)業(yè)。大力推廣物理農(nóng)業(yè)技術(shù)，可以在一定程度上改善長期以來因為農(nóng)藥化肥造成的環(huán)境污染現(xiàn)象，增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，提高農(nóng)作物品質(zhì)。本文介紹了物理農(nóng)業(yè)技術(shù)中的溫室靜電場技術(shù)，溫室LED補光技術(shù)還有聲波助長技術(shù)。并提出了溫室空間電場促生系統(tǒng)的設(shè)計思路。研究結(jié)果表明，該項先進技術(shù)對于農(nóng)作物的生長與發(fā)育效果十分顯著，因此其具備重要的理論意義以及現(xiàn)實意義。關(guān)鍵詞：物理農(nóng)業(yè)；空間電場；聲波；溫室補光；增產(chǎn)目錄TOC\o"1-2"\h\u31278摘要 I4177第1章緒論 194561.1研究背景 1219191.2國內(nèi)外研究現(xiàn)況及研究意義 215041.3本文的研究內(nèi)容和方法 417503第2章現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)技術(shù) 562862.1溫室LED補光技術(shù) 5134802.2聲波促生技術(shù)的應用 7326022.3高壓靜電場技術(shù)的應用 918293第3章空間電場促生系統(tǒng)的設(shè)計 1099853.1空間電場促生系統(tǒng)的技術(shù)原理 1039603.2空間電場促生系統(tǒng)的設(shè)計 12298693.4時控裝置的設(shè)計 1334373.5高壓發(fā)生器的設(shè)計 14157483.6本章總結(jié) 161005第4章總結(jié)與展望 1770624.1總結(jié) 1718244.2展望 17第1章緒論隨著當今世界經(jīng)濟和社會人口的不斷增長膨脹,農(nóng)產(chǎn)品已經(jīng)成為最值得重視的基礎(chǔ)農(nóng)業(yè)資源,世界上許多國家都正在加快推進農(nóng)業(yè)發(fā)展的腳步,大力引進無公害、增產(chǎn)和可持續(xù)增收的新型物理農(nóng)業(yè)科學技術(shù)。隨著近年來我國大型城市的規(guī)模擴張,耕地總體面積的下降,國家先后設(shè)立了基本農(nóng)田保護區(qū)和新型農(nóng)業(yè)示范園,如何充分利用目前我國農(nóng)村現(xiàn)有土地,最大程度上提高生產(chǎn)率,減少對化肥、農(nóng)藥的污染,這個問題正被全國農(nóng)科技工作者和其他農(nóng)業(yè)專家長期深入研究和探索。所謂的物理型農(nóng)業(yè),就是把電、磁、聲、光、熱、核等多種物理科學知識綜合研發(fā)形成了相應的農(nóng)業(yè)機械裝置及其設(shè)施,應用于農(nóng)產(chǎn)品批量生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)中,利用特定的物理科學技術(shù)來輔助農(nóng)作物的生產(chǎn),從而可以大大減少化肥、農(nóng)藥等原料制劑的投入和使用,降低了農(nóng)業(yè)的成本,與此同時,還可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的增產(chǎn)、增收、提升農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)、提高植物對疾病的抵御能力以及縮短生命周期的方法等一系列好處,并且可以最大限度地改善生態(tài)環(huán)境。1.1研究背景在展開具體的研究工作之前，有必要對本文的相關(guān)選題背景進行詳盡闡述。

閱讀大量的相關(guān)文獻之后可以得知，就農(nóng)業(yè)技術(shù)而言，存在著化學農(nóng)業(yè)以及物理農(nóng)業(yè)兩類不同的研究領(lǐng)域。進一步研究之后則可以發(fā)現(xiàn)，兩者之間存在著較為明顯的差異。具體而言，則主要體現(xiàn)在以下方面：第一，就字面意義來理解，前者主要是借助化肥以及農(nóng)藥等化學性質(zhì)的產(chǎn)品對植物進行相應的改進工作；第二，相對于化學農(nóng)業(yè)，后者的價值在于借助物理性質(zhì)的技術(shù)改進農(nóng)作物的產(chǎn)量以及其它性能?！?】結(jié)合現(xiàn)實實際可以發(fā)現(xiàn)，兩者均在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著各自的優(yōu)勢，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出了巨大貢獻。但是將兩者進行比較之后則可以發(fā)現(xiàn)，物理農(nóng)業(yè)對于環(huán)境個更加友好。換句話說，其可以減少對化肥或者農(nóng)藥等現(xiàn)代化學品的使用。它徹底改變了我們依靠化肥農(nóng)藥等化學投入品為主要原料來實現(xiàn)保障農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的傳統(tǒng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式,更多地采用了聲光、機械、電子等現(xiàn)代化的物理手段,和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有機融合,達到了農(nóng)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)生產(chǎn)及促進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的目標。而且在它相對于我國傳統(tǒng)的生物化學加工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科技,物理化工后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科技不僅具有有效節(jié)省土地資源,提高了當?shù)剞r(nóng)產(chǎn)品的營養(yǎng)質(zhì)量,保護了當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境,促進了我國農(nóng)業(yè)科技生產(chǎn)的健康可持續(xù)發(fā)展等明顯技術(shù)優(yōu)勢。物理現(xiàn)代農(nóng)業(yè)農(nóng)機科學推廣技術(shù)的應用推廣和發(fā)展應用摘要物理現(xiàn)代農(nóng)業(yè)推廣是我國建設(shè)和加快發(fā)展一個資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的綠色現(xiàn)代農(nóng)業(yè),促進發(fā)展我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)集體經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的一種重要途徑;也是在加快轉(zhuǎn)變發(fā)展傳統(tǒng)我國農(nóng)業(yè)集體生產(chǎn)經(jīng)營模式,提升發(fā)展我國企業(yè)農(nóng)機化科學技術(shù)和農(nóng)業(yè)保障管理服務應用能力,拓寬發(fā)展我國企業(yè)農(nóng)機化保障服務應用領(lǐng)域的新發(fā)展思路。1.2研究意義及文獻綜述將我國相關(guān)領(lǐng)域的研究成果與國外的研究成果進行對比之后可以得出以下結(jié)論：即相較于西方發(fā)達國家，我國關(guān)于現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)的相關(guān)研究起步較晚，研究成果也相對單薄。查閱相關(guān)資料可以得知，就現(xiàn)代物理技術(shù)而言，我國的研究人員首先在磁性微生物學的相關(guān)領(lǐng)域取得了一定突破。經(jīng)過數(shù)十年左右的發(fā)展之后，研究人員又在其分支領(lǐng)域研制出了其它類型的先進技術(shù)。值得一提的是，在這之后，我國的研究人員不滿足于既有的研究成果，轉(zhuǎn)而投身于對于電場相關(guān)研究。在這種情形之下，相關(guān)的電場技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應用[1]。結(jié)合我國農(nóng)產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀可以得知，就其在國際貿(mào)易中的出口數(shù)量而言，其遠遠超過了其它水平的發(fā)展中國家。但是與此同時我們也需要注意到，目前西方發(fā)達國家制定了較為苛刻的進口產(chǎn)品檢測標準。在此背景下，化學農(nóng)業(yè)逐漸失去了其競爭優(yōu)勢，新興的物理農(nóng)業(yè)迎來了全新的發(fā)展機遇。而對于國內(nèi)外的相關(guān)研究成果進行梳理之后，從其具體的功能出發(fā)，則能夠?qū)⑵浞殖梢韵骂愋停旱谝环N作用于農(nóng)作物的產(chǎn)量，也就是說，這種類型的技術(shù)在推動農(nóng)作物發(fā)育方面具有顯著效果；第二種主要作用于病蟲害等，目的在于減少農(nóng)作物因為病蟲害等產(chǎn)生的損失；第三種則是作用于農(nóng)作物的生長環(huán)境，目的在于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[3]。結(jié)合具體的反饋情況可以發(fā)現(xiàn)，二十一世紀伊始，基于電場的的相關(guān)農(nóng)業(yè)技術(shù)就已經(jīng)杜絕了對于農(nóng)作物危害較大的氣傳病害以及蟲害問題。除此之外，我們經(jīng)過閱讀相關(guān)文獻之后還可以得知，基于電場的農(nóng)業(yè)技術(shù)同時還可以改變種植土壤的酸堿性質(zhì)【4-6】，以改善不良的種植環(huán)境。此外，需要注意的一點是，就我國目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，相關(guān)技術(shù)在食用菌治療領(lǐng)域的應用最為廣泛，目前已經(jīng)形成了初步的技術(shù)體系。具體而言，以臭氧處理技術(shù)為代表的一系列病蟲害預防技術(shù)已經(jīng)基本實現(xiàn)的普及與應用。而值得一提的是，這些先進技術(shù)的應用大幅度提升了食用菌的產(chǎn)量以及生產(chǎn)效率[7]。需要補充的是，除了作用于種植業(yè)，此類先進技術(shù)還在畜牧業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了大規(guī)模的普及。值得一提的是，這部分先進技術(shù)應用到畜牧業(yè)的生產(chǎn)以及經(jīng)營過程中之后，取得了顯著的改進效果，具體而言，則是在牲畜疫病、環(huán)境污染等方面有所改進。但是在看到技術(shù)進步性的同時，我們也需要注意到其目前階段存在的部分問題與不足。舉例來說，相關(guān)的糞便處理技術(shù)尚未發(fā)展完善，因此在應用過程當中對于人體健康以及環(huán)境潔凈程度仍然存在一定的威脅性。值得慶賀的是，最近一段時間出現(xiàn)另一種新型糞便處理技術(shù)，其在解決環(huán)境污染的同時，在此過程中產(chǎn)生的二氧化碳有利于為農(nóng)作物提供生長發(fā)育所需的物質(zhì)【8-10】。結(jié)合前文所述我們可以得知，在出口環(huán)境以及各項因素的影響之下，提升食品安全成為了新的發(fā)展重點。未來的一段時間之內(nèi)物理農(nóng)業(yè)也會朝著這個方向不斷前進，以期實現(xiàn)新的突破【11】。結(jié)合所學知識以及掌握的資料可以得知，最近一段時間內(nèi)研究人員在物理農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研制出了部分具有突破性的技術(shù)裝備。在不斷的發(fā)展以及完善之后，其已經(jīng)進入了大規(guī)模的商用階段。舉例來說的話，關(guān)于如何有效進行殺菌的問題，我國的一家企業(yè)自主探究研制開發(fā)出了一種新型臭氧消毒滅菌靜電殺蟲機,它不僅可以有效地充分利用這種新型臭氧殺菌來對于整個溫室內(nèi)的各種空氣中有污染物細菌進行有效滅菌清除處理。除了上述技術(shù)之外，我國大大小小的相關(guān)企業(yè)均取得了一定的研究成果，在此僅列舉以上幾種。除此之外，需要補充的一點就是，當下科研單位與我國的各大高校就該領(lǐng)域展開了密切且深入的合作，并取得了豐碩的研究成果。值得一提的是，眾多具有實踐意義的物理農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)不僅有效改善了農(nóng)作物的產(chǎn)量以及質(zhì)量，還推動我國的農(nóng)業(yè)朝著現(xiàn)代化、安全化以及高質(zhì)量化的方向發(fā)展【12-16】。前文中我們已經(jīng)談到，相較于我國，西方發(fā)達國家在該領(lǐng)域的研究時間較長，研究成果也相對豐富。結(jié)合具體的文獻資料則可以發(fā)現(xiàn)，其學者關(guān)于相關(guān)領(lǐng)域的研究工作最早可以追溯到上個世紀中后期。具體而言的話，當時的美國以及蘇聯(lián)等國家的農(nóng)業(yè)學家均發(fā)現(xiàn)了電磁場對于農(nóng)作物生長發(fā)育的顯著效果，并在此基礎(chǔ)之上開發(fā)出了相應的物理農(nóng)業(yè)技術(shù)。值得一提的是，前者發(fā)現(xiàn)了聲波對于提升農(nóng)作物產(chǎn)量以及質(zhì)量重要作用，并將其運用到了具體的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當中。值得一提的是，聲波技術(shù)不僅可以作用于提升農(nóng)作物的產(chǎn)量以及質(zhì)量，其還可以幫助農(nóng)民去除雜草。經(jīng)過詳盡的分析之后，則可以明晰其具體的作用機制：首先是借助聲波使得潛在的雜草得到較快的生長與發(fā)育，接下來就已經(jīng)可以簡單地分辨出這些雜草【17】。結(jié)合大學期間掌握的相關(guān)知識可以得知，在整個的農(nóng)業(yè)發(fā)展過程當中，畜牧業(yè)占了較為重要的地位。而進一步分析則可以發(fā)現(xiàn)，畜牧業(yè)對于牲畜生活環(huán)境的要求十分嚴格。在此背景之下，不斷加強消毒與防疫方面的相關(guān)工作十分具有必要性。而值得一提的是，美國、日本以及世界上的其它發(fā)達國家都在相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域進行的深入的研究工作，并且取得了豐碩的研究成果。舉例來說，二十一世紀的初期，美國物理農(nóng)業(yè)的相關(guān)研究人員已經(jīng)發(fā)明了初步的供電凈化技術(shù)，在不斷完善之后，其進入了大規(guī)模的商用化階段。與此同時，鄰國日本也在相關(guān)領(lǐng)域取得了一定的技術(shù)突破。而歐洲國家作為畜牧產(chǎn)品的消費大國，也在這一期間進行了相關(guān)領(lǐng)域的研究工作，并在此基礎(chǔ)上進行了大量的實驗。最后也是最重要的一點就是，以上國家均借助先進的供熱電場技術(shù)實現(xiàn)了對于疫情的有效控制，提升了牲畜的存活率【18-19】。最后需要補充的一點就是，物理農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展涉及到各項先進的物理技術(shù)，舉例來說，納米技術(shù)的功效同樣在該領(lǐng)域得到了最大發(fā)揮。其原理如下所示：即滿足一定的光照條件時，其就會產(chǎn)生電子晶體，而這些活性電子通常甚至可以與處于空氣環(huán)境中的各種水分子進行化學反應,產(chǎn)生大量的活性化學物質(zhì),如氧氣活性氧、氫氧自由基等,最后一種活性氧的物質(zhì)則主要具有納米氧化劑對細菌、固化劑和病毒等的氧化作用【20-21】。1.3本文的研究內(nèi)容和方法本文將通過比較方法和分析方法并結(jié)合調(diào)查進行研究，主要對以下幾個方面進行研究。1．溫室LED補光技術(shù)2．聲波促生技術(shù)3.

空間電場促生技術(shù)第2章現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)技術(shù)2.1溫室LED補光技術(shù)2.1.1LED燈的工作原理在進行具體的研究工作之前，對本文中涉及到的基礎(chǔ)性概念以及基礎(chǔ)性原理進行詳盡闡述十分具有必要性。通常情況下我們所說的LED，可以從以下幾個方面進行理解：第一，就其本質(zhì)而言，其屬于各式電源中的一種；第二，就其形態(tài)而言，其屬于固態(tài)型的半導體部件；第三，就其特質(zhì)而言，其功能體現(xiàn)為把電能變成光能。此外，分析LED的組成結(jié)構(gòu)則可以發(fā)現(xiàn)，其發(fā)揮作用的關(guān)鍵在于半導體晶片。只有在電流、導線以及該晶片的作用之下，LED才能夠達成最終的發(fā)光效果。最后也是最重要的一點則是。其具體的伏安特性曲線主要有三種不同的具體類型[22]。圖2.1LED的伏安曲線（1）正向特征區(qū)當在一個LED管的兩端添加正向的穩(wěn)流電壓,led就直接產(chǎn)生正向的穩(wěn)壓電流。但是,當內(nèi)部led電路兩端的輸入電壓較低時,由于外部的電場比內(nèi)部電場對載流子做擴散運動力小，這時,led會表現(xiàn)出高阻性,通過LED內(nèi)部的電流較小。當led附加在兩端的直流電壓不斷增加并超出一定的電壓值時，LED的阻會變小，電流會快速增長。（2）反向特性區(qū)當反向電壓外加于LED的兩端的時候，少數(shù)的自由電子仍存在于P型半導體中，而且N型半導體中也依然存在著少數(shù)的空穴，當有反向電壓作用的情況下，這些少數(shù)載流子就能夠很容易的通過PN結(jié)，產(chǎn)生反向電流。產(chǎn)生的反向電流有有以下兩個特點：第一個特點是它隨溫度的升高能夠較快的增長；另外一個特點是只要是外加的反向電壓是在一定的電壓范圍之內(nèi)的，反向電流基本保持不變，不隨著外加反向電壓的增加而增大，因此這種在一定電壓范圍內(nèi)保持不變的反向電流一般稱為反向飽和電流。衡量LED的一個重要的參考指標是：反向飽和電流。LED的反向電流越小，LED單向?qū)щ姷男阅芫驮胶肹23]。(3)反向擊穿區(qū)當LED的反向電壓增加到某一個特定的數(shù)值之后，反向電流急劇增大，出現(xiàn)反向擊穿的現(xiàn)象，這個電壓VB叫反向擊穿電壓。由于不同的LED所使用的材料不同，反向擊穿的電壓值也不同。2.1.2LED補光燈的工作原理在弱光條件下,利用先進的光照調(diào)控技術(shù)來培育新鮮蔬菜健康壯苗雖然這是一種經(jīng)濟、環(huán)保有效且簡單易行的培養(yǎng)方法,但不同的光周期、太陽光照強度以及各種光質(zhì)因素對于蔬菜健康幼苗培養(yǎng)過程中的影響均可能會出現(xiàn)不同程度的變化。發(fā)光二極管led(以下簡稱led)光源的應用與發(fā)展擴大了設(shè)施內(nèi)光環(huán)境科學研究的范圍,較之于傳統(tǒng)的光源具有明顯的光譜純、能耗低、使用壽命短的特點,同時更加能夠準確地進行相對應的補光工作。絕大多數(shù)植物的光譜敏感區(qū)處于300nm至850nm之間。需要注意的是，400至700nm則屬于野生植物的最大光譜變化靈敏度敏感區(qū)。借助對于不同色素的光合吸附折射光譜及其在各種光合作用下的相互影響及其光譜效果進行分析比較,我們確實可以明顯發(fā)現(xiàn)紅光和藍光對于同類植物來說是最好且有效率的兩種折射光。在閱讀大量的相關(guān)文獻之后可以發(fā)現(xiàn)，國外的知名學者Johkan等人［24］在該領(lǐng)域展開了大量深入且細致的研究工作。具體而言，其一行人研究的主要是不同光源下，紅葉生菜在生長發(fā)育過程中所發(fā)生的變化。而最終的研究成果證明了其最初的猜測，即不同光線下紅葉生菜的生長速度不同，最后的產(chǎn)量也存在著較為明顯的差異。而對比不同光照產(chǎn)生的不同影響則可以發(fā)現(xiàn)，藍光條件之下其生長發(fā)育處于最佳狀態(tài)。除了上述學者之外，國外另一名相關(guān)領(lǐng)域的學者Khoshimkhujaev［25］同樣進行了相關(guān)的研究工作，并取得了一定的研究成果。具體而言的話，其探究的主要是紅光、紫外線A作用下，番茄幼苗與正常生長條件下相比將會發(fā)生變化。結(jié)果表明兩種光源對其生長與發(fā)育均存在不同程度的促進作用。值得一提的是，學者Hanyu［26］對以上結(jié)果的作用原理展開了探究。經(jīng)過大量深入的研究之后，其提出藍光條件作用下的植株將會發(fā)生多酚增加的情形。除此之外，我國物理農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的知名學者蒲高斌［27］還提出了以下具有創(chuàng)新性的觀點：即補充光照在促進植物幼苗生長發(fā)育的同時，還可以在培育壯苗方面發(fā)揮一定的功效。最后同時最重要的一點則是，我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的另一位學者崔瑾等［28］就不同條件的弱光對于各種類型的農(nóng)作物植株的影響展開了大量的研究工作，同樣得出了以上結(jié)論。圖2.2懸吊式LED燈2.2聲波促生技術(shù)的應用2.2.1聲波促生技術(shù)原理依據(jù)不同植物在聲學上的獨特性,用設(shè)定好頻率的頻率發(fā)生器對不同植物內(nèi)部進行共振處理,使聲頻發(fā)生器的各種聲波頻率與不同植物自身本身生理系統(tǒng)頻率相一致,從而產(chǎn)生共振,以期達到提高作物活細胞內(nèi)電子流的運動速率，促進不同營養(yǎng)成分的吸收、運輸和合成轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象稱為聲頻促生現(xiàn)象[28]。這種與各類植物固有的超聲系統(tǒng)發(fā)射波頻相一致的功率能夠有效增強植物的生理光合作用和植物吸收能力,加快了植物的植體根莖和植物樹枝，樹葉等植物營養(yǎng)代謝器官的生物代謝過程,加速了植物果實或其他營養(yǎng)體在新陳代謝過程中的正常生長發(fā)育,也大大加快了植物酶的生化合成效率,也加速了植物蛋白質(zhì)、糖等各類天然有機物的正常新陳代謝率和合成。保持細胞內(nèi)比較高的氧化水平，對許多病菌分泌的毒素也有破壞作用，提供能量和其他中間產(chǎn)物，有助于作物形成某些隔離地區(qū)(如木栓隔離層)，阻止病害的擴大;可使敏感病害因?qū)β暡ㄚ吚芎Φ纳锾匦?，不能生育后代或者主動避開，達到驅(qū)逐敏感害蟲的作用【29】。2.2.2國內(nèi)聲波助長儀器設(shè)備2.2.2.1SZ-C聲波助長儀聲波助長儀對四周植物從內(nèi)部發(fā)射輸出一個具有特定振動頻率的諧振波,當其和與特定的共振頻率相同的時候，在此基礎(chǔ)之上就會產(chǎn)生特定的細胞共振。而這種細胞共振的主要作用為促進植物的生長與發(fā)育，提高作物生產(chǎn)率、提升營養(yǎng)品質(zhì)、增進抗病性能、驅(qū)趕敏感的害蟲、提前開花結(jié)實、縮短貯存期限和延長糧食儲運期。圖2.3SZ-C聲波助長儀2.2.2.2農(nóng)益QGWA-01/02/03系列植物聲頻控制器聲波助長儀充分考慮了所有種植的環(huán)境、農(nóng)作物品種、病蟲害類型、應用區(qū)域范圍和用電要求等因素,該系統(tǒng)具備下述的特點和功用。①發(fā)生裝置可以和主機一起工作或拆分到不同地方,以適于溫室、農(nóng)田等種植環(huán)境。②主機與發(fā)聲器可隔絕,通過定時自啟動控制器,便于操作人員管理。③主工作方式為遙控，向外輸出電信號。④為滿足絕大多數(shù)供電情況，電源輸入可直接輸入220V和380V變電壓到220V。⑤可以設(shè)置多基調(diào)多頻率信號,這樣可以針對多種植物來達到增強發(fā)育的作用，也能更好的祛除蟲害。⑥作為聲波助長儀，其本身就是按照專業(yè)音響來設(shè)計，因此具有輸出強勁聲波信號的能力，更可外接CD，USB。⑦系統(tǒng)配有播話電路和外部連接插口,可以進行無線廣播。圖2.4QGWA-01/02/032.3高壓靜電場技術(shù)的應用2.3.1空間電場作用原理自然界中存在著大氣電場,也就是由正電荷組成的電離層和攜帶大量負電荷的地球，這也是繼各種植物在自然環(huán)境中所需要的光、水、肥這一個三要素之后又被現(xiàn)代人們發(fā)現(xiàn)定義的一個全新要素。目前,與空間電場原理相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施對于溫室內(nèi)各種植物霧氣的有效消除與合理控制，也就是控制濕度。對溫室與耕田中各種植物在不同氣候中傳染性和病害性的預防、長時間陰雨天造成的弱光和低溫可能引起的各種危害植物機體生理功能的預防、對植物生生長速度的提高等多個方面已經(jīng)成功取得了很好的實際效果。2.3.2空間電場促生系統(tǒng)結(jié)合所學知識以及相關(guān)的參考文獻可以得知，高壓靜電場技術(shù)如今已經(jīng)成為了一種新的發(fā)展潮流。而其之所以在如今的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域飽守歡迎，與其強大的功效分不開。作為一項同時具備技術(shù)先進性以及環(huán)境友好興的新興技術(shù)，其具備無窮的發(fā)展?jié)摿?，并將會在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中得到越來越普遍的應用。需要注意的是，結(jié)合大量的參考文獻我們可以得出以下研究結(jié)論：即地球?qū)儆谝粋€大氣電場。在漫長的演化進程當中，各種類型的動物以及植物，甚至包括人類在內(nèi)，均已經(jīng)適應了這種情況，并且具備了相關(guān)的生存特點。除此之外，結(jié)合所學知識我們還可以得知，如果沒有了電荷運動的幫助，那么地球上的所有植物都無法實現(xiàn)正常的生長與發(fā)育。所以在這種情形之下，一旦其生長環(huán)境中的電場出現(xiàn)改變，那么其自身必然也會產(chǎn)生與之相對應的變化。圖2.5溫室電除霧防病促生機空間電場促生系統(tǒng)的設(shè)計3.1空間電場促生系統(tǒng)的技術(shù)原理本文所研究的空間場是根據(jù)高壓靜電放電原理形成的。因此有正極，負極兩部分。其中正極與高壓靜電裝置相接，負極則和接地的鋼管相接。在此基礎(chǔ)之上，相應的植株便在其中的空間電場中生長。電極線放電,空氣中會有一定強度E電離空氣,。值得一提的是，一旦出現(xiàn)上述情形，那么氮氧化物就將產(chǎn)生與之相對應的氧化反應。在此基礎(chǔ)之上，有利于植株生長與發(fā)育的氮肥便會出現(xiàn)。需要注意的是，這種類型的氮肥還十分容易吸收。此外需要補充的一點則是，上述情形中的部分細微雜質(zhì)會在相應的作用機制之下發(fā)生特有的定向運動,這就是空間電場除濕除塵作用。圖2.7工作原理示意圖3.1.1空間電場前文中我們已經(jīng)提到，在展開具體的研究之前，有必要對本文中涉及到的相關(guān)概念進行對應的闡述工作。此部分也不例外。結(jié)合此前學過的物理知識我們可以得知，通常情況下，反應電場分布的相關(guān)曲線在學術(shù)上一般被定義為電力線。需要補充的一點則是，其越密集的程度越高，此處的電場強度也就越高。圖2.9兩個異號電荷的電場電力線分布圖我們將地面、植物看作負極，與高壓靜電發(fā)生器連接的絕緣子看作正極，在兩者之間產(chǎn)生的電力線分布圖如圖圖2.10空間電場正負極之間的電場電力線分布圖3.1.2空氣電離滅菌結(jié)合之前學過的物理知識以及參考文獻我們可以得知：地球上的大氣層構(gòu)成成分復雜多樣。具體而言的話，則包括了氮氣、氧氣以及二氧化碳等常見氣體以及不常見的氣體。在我們的認知當中，一般而言氣體分子將會以中性的狀態(tài)出現(xiàn)。但是與此同時也需要明確一點：那就是如果出現(xiàn)強電場以及其它類型的特殊條件的時候，就會產(chǎn)生與正常情況相比特殊的空氣電離現(xiàn)象。而查閱相關(guān)的參考文獻可以得知，這部分電子被學界定義為自由電子。除此之外我們還可以得出以下結(jié)論：即日光溫室內(nèi)安裝空間電場促生系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，與封閉溫室內(nèi)安裝高壓靜電場相比，并沒有太大的差異。需要注意的一點是，當電源被接通之后，在電場的特定作用機制之下，這部分系統(tǒng)將會產(chǎn)生一定的氧化性物質(zhì)。而大量的實驗表明，這部分物質(zhì)的主要作用在于誘發(fā)微生物細胞失去活性，進入相應的死亡狀態(tài)。而這也就在一定程度上解釋了為什么空間電場可以有效地消滅對植物生長危害較大的氣傳病害。在電離過程中，有如下化學反應:2H2O=2H2↑+2O2↑(放電)（2-1）N2+O2=2NO↑(2-2)2NO+O2=2NO2↑(2-3)3NO2+H2O=2HNO3+NO↑(2-4)3.2空間電場促生系統(tǒng)的設(shè)計我國現(xiàn)在正處于由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)到生態(tài)農(nóng)業(yè)，綠色農(nóng)業(yè)過渡階段，人們的目的不僅是從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中的對化學肥料，農(nóng)藥等的依賴中擺脫出來，更要獲得更優(yōu)質(zhì)，更健康的農(nóng)作物。如今，許多物理農(nóng)業(yè)技術(shù)已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應用，我國也在大力推廣應用包括空間電場技術(shù)在內(nèi)的多種生態(tài)發(fā)展技術(shù)。而空間電場促生技術(shù)術(shù)在大規(guī)模地投入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中之后，便可以替代化肥與農(nóng)藥是功效也就是說，該項技術(shù)地出現(xiàn)在促進農(nóng)作物生長發(fā)育地同時，還對其生長環(huán)境比較友好，不會造成較嚴重的環(huán)境污染。在此基礎(chǔ)之上，食品安全將會得到一定程度的改進。接下來筆者將會展開整體思路，高壓電源的設(shè)計以及時控開關(guān)的設(shè)計介紹。3.3系統(tǒng)組成空間電場促生技術(shù)是利用高電壓、低電流狀態(tài)下直流空間電場下產(chǎn)生的陰極聚水和靜電放電原理控制溫室內(nèi)濕度，祛除植物附近病原微生物，調(diào)控植物鈣離子等來達到促進植物生長的目的。空間電場促生系統(tǒng)由直流高壓發(fā)生器，變壓器，時控裝置，空氣開關(guān)，絕緣子，電極線等組成。此系統(tǒng)由正常220V電壓做為電源，在時控裝置的控制下按照工作-休息-工作的循換方式去工作。具體的工作流程如下圖所示：圖3.1空間電場促生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.4時控裝置的設(shè)計可編程控制器是一種將先進的微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制設(shè)計概念結(jié)合而成的產(chǎn)物.它是在順序控制器,徽處理機控制器和微機控制器等技術(shù)的基礎(chǔ)上進步發(fā)展而成的新型控制器,可編程控制器系統(tǒng)正徹底改變了我國現(xiàn)代工業(yè)的形式和面貌,對于傳統(tǒng)行業(yè)的生態(tài)化和技術(shù)革命性改造,發(fā)展新型工業(yè)具有重要的實踐性和指導作用?？臻g電場促生系統(tǒng)采用間歇工作模式，因此時控裝置是必不可少的一部分。間歇性工作的方式是,電場先工作15min,停止運行15min,然后重新工作15min,停止運行15min,如此周而復始。控制器的集成電路結(jié)構(gòu)如圖3.2所示,OA間輸出電壓范圍為220v,AB間為380V。開關(guān)在與k-2接通時,時間繼電器開關(guān)KT-2線圈通過KM常斷閉觸點自動開始工作,當時間繼電器到達開關(guān)設(shè)定的延遲時間,KT2-2常開觸點自動閉合,KM常閉線圈自動得電開始工作,線圈KM的常閉觸點自動斷開,時間繼電器開關(guān)失電,KT2-2觸點自動斷開,這時開關(guān)KM的兩個常開觸點閉合,KT1始工作,KM導通繼續(xù)工作,直流家用高壓電源裝置繼續(xù)自動工作。KT1達到所設(shè)定的延遲時間，KT1-1斷開，KM無電流通過，設(shè)備停止工作。KM觸點復位，KT2繼電器恢復初始狀態(tài)。通過以上循環(huán)，達到定時開關(guān)設(shè)備的目的。圖3.2時控電路圖3.5高壓發(fā)生器的設(shè)計高壓發(fā)生器又稱直流或高壓電源。具體而言的話，其可以從以下幾個方面進行理解：首先，其屬于最近才出現(xiàn)的新型供電模式；其次，其可以將輸入的交流電通過一系列步驟之后轉(zhuǎn)化為直流電；最后，其主要的功能在于穩(wěn)流抑或是穩(wěn)壓。得益于自身清大的功能，高壓發(fā)生器的應范圍變得越來越廣闊。需要注意的是，通常情況之下，如果想要得到所需要的高壓，將會采取以下兩種方法：第一種的話，即首先實現(xiàn)電壓升壓，在這個步驟完成之后，借助倍壓整流完成目標；第二種的話，則是首先進行升壓。在這個步驟完成之后，借助整流濾波的方法達成目標。值得一提的是，上個世紀的中后期，半導體、功率充電設(shè)備開始逐漸在社會上普及開來。在此背景之下，相應的開關(guān)電源行業(yè)迎來了巨大的發(fā)展機遇。經(jīng)過幾十年的發(fā)展歷程之后，電工電子技術(shù)開始進入發(fā)展的黃金時期。而它的迅猛發(fā)展。在一定程度上對于高壓電源的高頻化發(fā)揮了有效的推動作用。在這之后，新的直流高壓電源開始出現(xiàn)在市場當中。值得一提的是，相比于一般電源相比后，可以發(fā)現(xiàn)其具備不可比擬的強大優(yōu)勢。3.5.1設(shè)計思路在明確以上幾點之后，則可以繼續(xù)展開下一步的研究工作?？烧{(diào)式直流高壓發(fā)生器的各個組成部分如下所示。設(shè)計思路如圖4.8。圖3.3直流高壓電源設(shè)計思路首先將220V交流電壓進行相應的轉(zhuǎn)化工作，即借助一定的操作之后將其轉(zhuǎn)化為24V輸出，接下來的步驟則是借助變壓器展開相關(guān)的升壓操作，進而實現(xiàn)輸出高壓直流電壓的目標。在完成上述步驟之后，便可以將輸出電壓控制在10～50KV。3.5.2整流濾波電路需要注意的是，借助橋式整流電路，便能夠?qū)崿F(xiàn)對于平滑直流電給后續(xù)的電路的供給。電路圖如下。圖3.4整流濾波電路3.5.3轉(zhuǎn)換電路結(jié)合所學知識我們可以明確一點：即轉(zhuǎn)換電路的地位至關(guān)重要，其在直流高壓發(fā)生器中發(fā)揮著不可替代的強大作用。具體而言的話，其能夠把直流電變?yōu)樗枰母哳l交流電。此外，結(jié)合具體的流程圖我們便實現(xiàn)了對于其工作原理以及工作機制的掌握。具體而言的話，其工作流程可以細分為以下幾個環(huán)節(jié)：第一，整流濾波電路把對應的平滑直流電壓輸送至四個MOS管的GS極之上；第二，位于C1上方的電壓將會急劇增大；第三，Q2以及Q3均會處于打開的狀態(tài)；第四，Q1以及Q4均沒有相應的電壓，截止;過了一段時間,Q1,Q4位置上電壓VDS=0，電容C1下端的電壓升高,Q2、Q3截止,Q1、Q4上有電壓VGS,導通。四個MOS管反復進行這個導通截止過程。圖3.5轉(zhuǎn)換電路3.6本章總結(jié)本章通過查詢資料，提出空間電場系統(tǒng)一套合理的組成結(jié)構(gòu)，并在各個部分上對其進行了分析，完成了時控裝置和高壓靜電發(fā)生器部分的設(shè)計?？偨Y(jié)與展望4.1總結(jié)通過對國內(nèi)外物理農(nóng)業(yè)技術(shù)研究現(xiàn)狀的分析，可以察覺到國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求已經(jīng)是日新月異，發(fā)展新興農(nóng)業(yè)方式已經(jīng)刻不容緩。因此本文從新興物理農(nóng)業(yè)技術(shù)中選擇了空間電場促生技術(shù)進行分析設(shè)計?？臻g促生系統(tǒng)主要由直流高壓發(fā)生器，變壓器，時控裝置，空氣開關(guān)，絕緣子，電極線等組成。文中主要對時控裝置和直流高壓發(fā)生器進行設(shè)計思路分析。4.2展望現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)技術(shù)是不僅與物理學相關(guān)，更是與材料學，機電，農(nóng)學等多種學科相關(guān)。因此應該加強多個學科之間相互學習，明確產(chǎn)品設(shè)計內(nèi)在理論。才能為以后產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。在產(chǎn)品設(shè)計方面，國內(nèi)發(fā)展水平較低。因此更需要國家相關(guān)部門出臺扶持政策，在國內(nèi)生成良好的創(chuàng)造生產(chǎn)發(fā)土壤，引導企業(yè)走正確的科技研發(fā)路線。在產(chǎn)業(yè)標準方面，設(shè)備編撰長期處于爭議階段，缺乏技術(shù)效果認知評價體系。應對物理農(nóng)業(yè)技術(shù)進行統(tǒng)計規(guī)范，規(guī)定行業(yè)標準。在產(chǎn)品使用方面，絕大多數(shù)人對物理農(nóng)業(yè)技術(shù)認知不夠，對技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)品測試有很大阻礙，應建立科技園區(qū)對技術(shù)進行介紹推廣。參考文獻[1]專家講座：現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)與化學農(nóng)業(yè)的區(qū)別[J].中國農(nóng)機新聞網(wǎng),2014(1)[2]韓志,孫濤,物理農(nóng)業(yè)技術(shù)的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].農(nóng)村實用技術(shù)，2009(6):29-30[3]邱祖強.現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)發(fā)展與高等農(nóng)業(yè)院校大學物理教育改革的研究[D].福建:福建農(nóng)林大學,2015.[4]張玉坤,馬俊貴,柴新君.現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)技術(shù)在生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應用[J].農(nóng)業(yè)工程,2014(06):31-38[5]鄧洪庚,余文海,季保華,王川.淺析農(nóng)作物病蟲害綠色防控新技術(shù)都市近郊型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的推廣應用前景[J]．農(nóng)業(yè)科技通訊,2014(7):217-219[6]鄭重.廣州加快推廣設(shè)施農(nóng)業(yè)新技術(shù)發(fā)展現(xiàn)代都市型農(nóng)業(yè)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備,[7]張華.物理農(nóng)業(yè)工程技術(shù)的應用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備,2009(3):54-55[8]侯志宏.植物聲頻控制器的應用[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備,2008(6):19[9]譚佐軍,盧軍,謝靜等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