人們大部分還是利用手工清潔的方法，以為將蔬菜水果浸泡時間足夠長或者清洗次數(shù)增多就會去除蔬果上的殘留農(nóng)藥，但是以上的操作步驟只是清洗掉了蔬果表面的部分農(nóng)藥，但也清洗掉了水果表面的保護(hù)膜，而滲透至水果和蔬菜表層的農(nóng)藥則無法徹底清除。若部分殘留農(nóng)藥隨著人們的食用而進(jìn)入體內(nèi)，它會作用于人體內(nèi)的某些酶使其失去活性，直接致使人們神經(jīng)中毒。對蔬果表皮進(jìn)行大量清洗還會導(dǎo)致水果蔬菜的營養(yǎng)成分下降，因此以上清潔方法一是導(dǎo)致資源浪費(fèi)，二是使蔬果營養(yǎng)成分流失。基于蔬菜普通清洗方法的不足，可利用新型技術(shù)對蔬菜清洗方式作出革新和改變，于是文中提出基于模糊控制的超聲空化理論對去除蔬菜農(nóng)藥的清洗器結(jié)構(gòu)進(jìn)行模糊控制設(shè)計。從而達(dá)到對清洗器的精確控制以便更好地去除蔬菜中的農(nóng)藥。
1 去除蔬菜殘留農(nóng)藥的超聲波清洗器設(shè)計
1. 1 清洗器超聲波空化清洗技術(shù)
在水中，當(dāng)氣泡半徑Ｒ0＞0.01mm 時，氣泡上浮速度為vb＞0.02mm/s; 當(dāng)Ｒ0＜0.01時，氣泡可在tb=6.50s時快速溶解。以上數(shù)據(jù)顯示，在液體中空化核可穩(wěn)定存在。液體由于溫度高而產(chǎn)生小蒸氣泡，其泡內(nèi)的蒸氣壓力為Pev、表面張力與液體靜壓力P0保持一定平衡。可對蒸氣泡形成的空化核平衡半徑進(jìn)行描述Ｒe0:Ｒe0 =2σPev－P0(1)式中:表面張力系數(shù)由σ表示。超聲空化技術(shù)在于空化氣泡的運(yùn)動，設(shè)定氣泡原始半徑由Ｒ0表示;氣泡內(nèi)壓力由pi表示，該壓力值與氣泡內(nèi)存在的氣體性質(zhì)有聯(lián)系，熱力學(xué)性質(zhì)及氣壓和表面張力等因素有相關(guān)性。液體粘滯系數(shù)由η 表示，密度由ρ表示，聲速由C表示。若存在外加聲壓p=pmsinωt的情況，可利用Ｒayleigh-Plesste方程表述氣泡運(yùn)動規(guī)律，則:ρＲd2Ｒdt () + 32dＲdt()2[]=pi－p－P0－2σＲ－4η1ＲdＲdt()(2)對上式進(jìn)行簡化分析，設(shè)定氣泡內(nèi)的氣體是理想球形狀態(tài)，且產(chǎn)生了徑向運(yùn)動，則可對氣泡內(nèi)氣壓進(jìn)行如下描述:pi= P0－pv+2σＲ0Ｒ0Ｒ()3n(3)式中: 蒸氣壓由pv表示;t時刻氣泡半徑由Ｒ表示; 熱力學(xué)狀態(tài)多方指數(shù)由n 表示，其中1≤n≤γ ;氣體比熱比由γ 表示。n為1時，是等溫過程; n為γ時，是絕熱過程; 若介于兩個過程之間，則n的取值為1＜ n＜γ。γ的值由氣體存在狀態(tài)和類型決定，多原子氣體的γ值約等于1. 2，水蒸氣γ值約等于1. 3。
1. 2 蔬菜清洗模糊控制器設(shè)計
設(shè)定濁度變化率xi i = 1，2，．(．．，n)為輸入量，其論域為Xi =－Ei，Ei [] ，輸出量為清洗時間y，其論域為Y =[－U，U]，其中Ei與U為正實(shí)數(shù)。ψi=Aij{ }(1≤j≤m)為 Xi論域的模糊集劃分，其中i= 1，2(，…，n)。 設(shè)定Φi= Bj{}(1≤j≤m)為Y論域的模糊集劃分，將ψi和Φi當(dāng)作語言變量，可形成一定的模糊推理原則。設(shè)定xi是Aij的峰值點(diǎn)，yj為Bj的峰值點(diǎn)，其中i = 1，2，…，n，j = 1，2(，…，m) 。 依據(jù)模糊控制器的插值原理和推理原則，該模糊控制系統(tǒng)可利用n元分片插值函數(shù)Fx1，x2，…，xn()進(jìn)行描述:yx1，x2，…，x n()=Fx1，x2，…，xn()Σmj=1Πni=1Aijxi()yj(9)式中:Aij表示推理規(guī)則中的變量;F·()表示插值函數(shù); 在模糊控制推進(jìn)的過程中，誤差及誤差率的變化情況也在減小，如果繼續(xù)采用原始論域和劃分規(guī)則，控制精度則不會增加，主要是因為開始劃分模糊集與減小后的誤差及誤差變化進(jìn)行比較，較為粗糙，所以需要對論域的大小進(jìn)行改變。使論域Xi與Y會伴隨誤差的變化而自適應(yīng)調(diào)整，則經(jīng)過變化后論域可表述為:Xixi()=－αi(t)Ei，αi(t)Ei[]，Y(y)=[－β(t)U，β(t)U]{(10)式中:αi(t) 和β(t)表示論域的伸縮因子。
2 結(jié)論
提出對蔬菜清洗器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計改進(jìn)。首先，在溶液中使用超聲換能器，令溶液中氣泡存在于超聲波環(huán)境中并形成空化核，振動過程中使空化氣泡在聲壓條件下達(dá)到最大值，氣泡增長過程中產(chǎn)生輻射扭力，利用該扭力使溶液產(chǎn)生環(huán)流運(yùn)動實(shí)現(xiàn)蔬菜清洗過程; 其次，采用變論域模糊控制思想對蔬菜清洗器完成清洗蔬菜后的濁度變化值范圍設(shè)定，將誤差及誤差率參數(shù)引入模糊控制中，通過運(yùn)用傳感器監(jiān)測液體濁度變化情況，從而完成模糊控制超聲波清洗器有效清除蔬菜農(nóng)藥的過程。
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