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果园病虫害防治目前主要靠化学农药,而果园过量施用农药致使其大量残留,严重污染生态环境,威胁果品安全生产。对靶喷药技术是降低农药残留的有效手段之一,本文针对果园对靶精准喷雾关键技术难题,研究果园靶标在线探测风送变量喷雾方法,具有重要意义。主要研究内容及结论分为如下4部分。(1)提出了基于超声传感靶标外形轮廓探测方法,并对该方法进行了低速条件下探测精度分析和高速条件下机具行走速度对探测影响规律研究。设计了靶标外形轮廓探测试验台,研究了基于超声传感技术在低速条件下探测靶标外形的可行性,并针对规则树冠、樱桃树冠和山楂树冠分别进行试验,探究该方法的普适性和探测精度,结果显示树冠体积探测精度分别为92.8%、90.0%和87.0%,表明该方法在机具低速行走条件下具有较高探测精度。进行了机具行走速度对靶标外形轮廓探测影响试验,数据表明,不同行走速度下探测的靶标形状基本一致,但会产生一定滞后现象,且速度越高滞后越明显。行走速度不大于1m/s时,靶标外形滞后量拟合方程为d=0.117v-0.02,式中,d为靶标外形滞后量,m；v为运动速度,m/s。该方程具有很高的拟合精度,其中R2=0.983。(2)提出了幼树靶标探测方法并进行了试验研究和探测系统设计。针对幼树树冠很小且枝叶稀疏,难以通过探测树冠准确获取靶标位置信息的难题,研究了基于红外光电传感技术通过探测树杆获取靶标位置,通过预先设置靶标外形参数进行对靶喷雾的可能性；设计了幼树靶标探测系统,在实验室和果园分别进行了试验,并进行了探测精度和准确性分析。实验室试验表明,在传感器探测范围内,探测距离和树杆直径对探测系统探测准确性几乎没有影响,速度对探测准确性有微小量影响,速度不大于1m/s时喷雾总宽度最大相对误差只有3.9%。果园试验表明,行走速度不大于0.94m/s时,幼树靶标探测系统能100%探测到树杆并计算出喷雾位置和喷雾宽度。(3)研究并建立了PWM变量喷雾喷头流量模型。针对喷头流量受喷雾压力、PWM频率和占空比多因素影响,难以通过少量的试验获得其数学关系的问题,采用二次回归正交组合试验设计方法建立了喷头流量回归模型。在常压喷雾条件下,分别对TEEJET AITXA8002型、8003型和8004型喷头建立了常压喷头流量模型,并对其进行了参数检验和失拟检验,结果表明3个喷头流量模型均可行；随机选择同类型其他喷头进行了模型普适性试验,结果表明,模型流量和实际测量流量均具有很好的一致性,其中8002喷头模型最大相对误差为7.05%,最小相对误差为0.14%；8003喷头模型最大和最小相对误差分别为7.27%和0.31%；8004喷头模型最大和最小相对误差分别为7.94%和0.71%。同样建立了高压喷雾喷头流量模型,并对其进行了参数检验和失拟检验,结果表明3个喷头流量模型亦均可行；并对TEEJET AITXA8002型喷头进行了模型普适性试验,结果表明,模型流量和实际测量流量具有很好的一致性,最大相对误差为6.50%,最小相对误差为0.44%。(4)试验研究风送PWM变量喷雾雾化特性和喷头雾滴沉积特性。在设计风送PWM变量喷雾雾化特性试验台的基础上,通过试验研究喷雾压力、风速、PWM频率和占空比对雾化效果影响特性,试验表明,雾滴粒径随喷雾压力的增加成规律性变化,其中常用的三个粒径统计项D32、D43和Dvo.5随喷雾压力增加的平均变化率分别为-90.33μm/MPa、-232.3μm/MPa和-300.2μm/MPa,喷雾压力从0.2MPa增加到0.5MPa时,D32、D43和Dvo.5分别减小31%、36%和56%；雾滴粒径随PWM频率增加先增加后减小,PWM频率从2Hz增加到10Hz时,D32、D43和Dvo.5最大增加18%、31%和62%；雾滴粒径随PWM占空比增加而减小,PWM占空比从30%增加到90%时,D32、D43和Dvo.5分别减少19%、21%和27%；雾滴粒径随风速的增加成规律性变化,D32、D43和Dvo.5随风速增加的平均变化率分别为2.62μm·s/m、3.59μm·s/m和6.83μm·s/m,风速从3m/s增加到15m/s时,D32、D43和Dv0.5分别增加46%、26%和71%。设计了喷头流量二维分布测量皿,并对TEEJET AITXA8002型喷头进行流量分布测量,数据显示,当喷头高度为0.20m时,喷头有效喷雾宽度约为0.24m,在喷雾宽度范围内,流量分布尚均匀,呈“双驼峰”形状。设计了风送喷雾喷头沉积试验台并研究风速对喷头雾滴沉积影响特性,数据显示,风速越小,雾滴沉积受重力影响越大,分布越靠下；反之,受重力影响越小,且越集中于原点区域;当风速大于12m/s,喷雾距离为0.80m时,喷雾沉积基本不受重力的影响,且喷雾集中。