航空施药作业具备耗时短、成本低和劳动强度小等特点,对爆发的病虫灾害能够进行紧急处理,适合水田、旱田、湿地、森林等不同地势且不会对施药对象产生损害,因而近年来得到快速发展。航空施药受气流等因素作用,药液沉积的质量难以控制,对防治效果、作物产量以及农药利用率等都会产生影响,因此对药液沉积效果的检测和把控至关重要。当前的雾滴沉积检测方式落后、耗时、耗力,且检测及时性、精度和信息量等都非常有限,难以满足精准施药要求。本文基于光谱分析技术研发了航空施药雾滴沉积检测系统,提供了一种及时快速的田间施药质量检测手段,相对于传统检测方式,该系统具有田间实施方便性、检测速度快、沉积信息更加丰富等特点。主要研究工作如下:(1)荧光激发技术和光谱分析技术原理分析;通过试验选择荧光示踪剂、光谱仪、激发光源和雾滴获取介质。(2)开展了航空施药雾滴沉积光谱检测系统的硬件设计。硬件系统主要由光谱采集模块和采集装置模块组成。根据控制流程设计出系统硬件电路,绘制出电路PCB板并与各器件进行连接测试。依照各实体尺寸,利用Creo进行系统结构设计,制造出实物。(3)系统下位机软件和上位机软件设计。设计下位机软件和上位机软件的逻辑工作流程,下位机软件主要对微控制器的各功能进行初始化,同时驱动光谱仪、光源和步进电机等对雾滴获取介质上的荧光光谱信息进行采集。上位机软件可以设置采样频率和积分时间等参数,进行全波段光谱采集和特征光谱采集最后对数据进行滤波平滑和归一化处理。利用研发设计的光谱检测系统,进行了航空施药药液沉积的田间试验,得到如下效果:(1)系统测试与试验。试验选定485～490nm为荧光光谱检测波段;适宜荧光光谱检测的荧光增白剂浓度为1.0%;分别用光谱方法和水敏纸方法采集雾滴沉积,建立荧光光谱归一化强度与沉积覆盖率和体积率的线性模型,其中建模决策系数分别为0.91和0.89,验证决策系数分别为0.93和0.88,光谱检测系统的检测结果与传统的基于水敏纸的检测方式的结果具有很高的一致性,光谱检测系统可以用于评估雾滴沉积。(2)通过在不同飞行参数下光谱检测系统测试试验,得到光谱检测系统采集的样本点更密集,信息更丰富,光谱检测系统测得的覆盖率在2.25m处最高,为31.92%。;随着飞行高度和飞行速度的增加,光谱检测系统测试的雾滴沉积覆盖率逐渐减小,与水敏纸测试结果变化趋势一致;通过光谱检测系统对AF25B植保无人机在悬停状态下的雾滴沉积分布进行研究,验证了雾滴沉积会由于植保无人机下洗风场的风速不均而出现空间性差异,试验检测结果显示AF25B植保无人机在悬停状态下的整体雾滴沉积范围约为长短轴5R×2R的椭圆形,与实验室测试结果相似。系统设计与检测试验表明本课题搭建的光谱检测系统检测雾滴沉积具有可行性,本方法能够进行连续采样,弥补传统检测方式的不足,为航空施药检测提供一定的帮助,为提升农药防治效果提供技术支持。