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(shí)間足夠長(zhǎng)或者清洗次數(shù)增多就會(huì)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(wú)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(huì)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(duì)蔬果表皮進(jìn)行大量清洗還會(huì)導(dǎo)致水果蔬菜的營(yíng)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(yíng)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(duì)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(duì)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(jì)。從而達(dá)到對(duì)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(jì)
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(shí)，氣泡上浮速度為vb＞0.02mm/s; 當(dāng)Ｒ0＜0.01時(shí)，氣泡可在tb=6.50s時(shí)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?？蓪?duì)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(dòng)，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(dòng)規(guī)律，則:ρＲd2Ｒdt () + 32dＲdt()2[]=pi－p－P0－2σＲ－4η1ＲdＲdt()(2)對(duì)上式進(jìn)行簡(jiǎn)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(dòng)，則可對(duì)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(shí)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(shí)，是等溫過(guò)程; n為γ時(shí)，是絕熱過(guò)程; 若介于兩個(gè)過(guò)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(lèi)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(jì)
設(shè)定濁度變化率xi i = 1，2，．(．．，n)為輸入量，其論域?yàn)閄i =－Ei，Ei [] ，輸出量為清洗時(shí)間y，其論域?yàn)閅 =[－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(yǔ)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(guò)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(huì)增加，主要是因?yàn)殚_(kāi)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(duì)論域的大小進(jìn)行改變。使論域Xi與Y會(huì)伴隨誤差的變化而自適應(yīng)調(diào)整，則經(jīng)過(guò)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(duì)蔬菜清洗器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dòng)過(guò)程中使空化氣泡在聲壓條件下達(dá)到最大值，氣泡增長(zhǎng)過(guò)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(dòng)實(shí)現(xiàn)蔬菜清洗過(guò)程; 其次，采用變論域模糊控制思想對(duì)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(guò)運(yùn)用傳感器監(jiān)測(cè)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(guò)程。
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