非接觸式超聲波授粉裝置開發

李明

超過95%的日本農戶僅在每年的5～12月生產草莓。盡管目前可實現草莓的周年生產，但由于塑料溫室的溫度管理比較困難，草莓產量較低。另外，周年生產草莓中夏季和冬季的溫度控制，無毒種苗和農藥的購買等也會給農戶帶來一定的負擔。人工光植物工廠可避免室外環境變化的影響，使室內環境終年保持在最佳水平，進而可實現草莓的周年生產。若使用種子繁育草莓，則可進一步實現農藥零使用，提高草莓的安全生產水平。隨著近年來草莓市場的發展，草莓成為一種較普通葉菜更有附加值的農作物，使用人工光植物工廠生產草莓也獲得了越來越多的關注。但熒光燈、LED等人工光植物工廠內的人工光源僅包含植物生長所必須的光，缺少與蜜蜂授粉活動相關的紫外線。紫外線是蜜蜂的導航光波，缺乏紫外線會造成蜜蜂采蜜的活躍性降低，使得蜜蜂授粉效率低下。由于目前還沒有草莓專用的人工授粉激素，多使用毛刷等物理方法進行人工授粉，授粉效率不高。為解決該問題，該研究開發了一種超聲波授粉裝置，來實現植物工廠內草莓的高效人工授粉。

當有物體阻擋超聲波時，與超聲波傳播方向相對應的物體表面就會產生壓力。超聲波可由超聲波換能器產生。但是單個超聲波換能器所產生的聲波輻射壓強較小。因此，需要將幾百個超聲波換能器組合在一起，構成相控陣，通過合理控制每個換能器的相位，將所有換能器產生的超聲波聚焦于空間上的某一點，即可產生數十毫牛的力。……