一種激光滅害裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及激光滅害裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，有翅亞綱類害蟲給農(nóng)作物帶來大面積破壞，針對(duì)害蟲造成的危害， 滅害的方式主要分化學(xué)滅害和物理滅害兩大類。
[0003] 化學(xué)滅害是直接在害蟲活動(dòng)的環(huán)境中噴灑有毒的化學(xué)藥物進(jìn)行滅害，比如在農(nóng)業(yè) 生產(chǎn)中，直接通過在植被上大面積噴灑殺蟲劑來殺死害蟲；在家庭生活中，用蚊香或殺蟲劑 進(jìn)行滅蚊蟲。
[0004] 物理滅害不是直接把有毒藥物作用在環(huán)境中，而是利用害蟲的各種生物性進(jìn)行誘 殺，比如在農(nóng)業(yè)生廣中，有性誘殺、黃板誘殺、糖醋誘殺、毒t耳誘殺、楊柳枝誘殺等物理方法， 通過利用蚊蟲的"趨性"設(shè)置誘導(dǎo)條件進(jìn)滅害；在家庭生活中，利用蚊蟲的"趨性"誘導(dǎo)蚊蟲 靠近預(yù)設(shè)裝置，再通過電擊、粘捕等方法進(jìn)行滅害。
[0005] 以上兩大類方法各有優(yōu)勢(shì)，但存在如下不足：
[0006] 第一，化學(xué)滅害的方法雖然高效，但在滅害的同時(shí)也給環(huán)境造成了一定程度的污 染；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用殺蟲劑，直接導(dǎo)致農(nóng)作物果實(shí)富含有毒的殺蟲劑，長(zhǎng)期食用會(huì)影響人 體健康；
[0007] 第二，物理滅害的方法雖然無污染，但是這類方法主動(dòng)性差，滅害范圍有限、并且 滅害效果不明顯，并不能達(dá)到很徹底很好的滅害效果；
[0008] 第三，現(xiàn)有的化學(xué)和物理滅害方法，在進(jìn)行生活滅蚊蠅時(shí)，都只能針對(duì)一般的住房 空間范圍實(shí)施滅蚊，在大的飼養(yǎng)場(chǎng)區(qū)或養(yǎng)殖區(qū)，這些方法便不易實(shí)施，化學(xué)方法的效果隨著 空間范圍的擴(kuò)展而減小，并且具有化學(xué)傷害，物理滅蚊勢(shì)必要增加滅蚊裝置的數(shù)量，成本較 尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種激光滅害裝置及方法， 利用害蟲的趨光特性對(duì)其進(jìn)行光誘導(dǎo)并在高功率的光照下將其灼燒至死，提高物理滅害的 效果。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種激光滅害裝置，包括誘導(dǎo)光 發(fā)生單元；所述誘導(dǎo)光發(fā)生單元用于產(chǎn)生可控的誘導(dǎo)光，所述誘導(dǎo)光形成光斑和與光斑對(duì) 應(yīng)的光罩；在所述誘導(dǎo)光的作用下，害蟲聚集到所述光罩內(nèi)；通過控制誘導(dǎo)光發(fā)生單元以 調(diào)節(jié)光罩覆蓋體積；當(dāng)光罩覆蓋體積達(dá)到最小，調(diào)節(jié)誘導(dǎo)光發(fā)生單元使之產(chǎn)生高功率激光 以灼燒聚集的害蟲，實(shí)現(xiàn)滅害。
[0011] 優(yōu)選的，誘導(dǎo)光發(fā)生單元包括光源和控制模塊；該光源在控制模塊的作用下可繞 豎直方向旋轉(zhuǎn)或者沿水平方向平移，以調(diào)節(jié)光罩覆蓋體積。
[0012] 優(yōu)選的，上述控制模塊包括帶光闌的暗箱，置于該暗箱內(nèi)的部分橢球反射鏡和光 源支架；
[0013] 其中，部分橢球反射鏡為完整橢球反射鏡的四分之一，其長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為a、短軸長(zhǎng)度 為b、焦距為c，離心率e = c/a ;帶光闌的暗箱長(zhǎng)寬高依次為a、b、b ;
[0014] 光源設(shè)于部分橢球反射鏡的下方，其光源幾何中心處于部分橢球反射鏡的幾何中 心與第一焦點(diǎn)之間，距離第一焦點(diǎn)的距離d為0~0. 2c ;其中，a、b、c和d為正數(shù)；
[0015] 上述光源支架為轉(zhuǎn)動(dòng)可控或平移可控的支架，光源置于該光源支架上。
[0016] 優(yōu)選的，上述轉(zhuǎn)動(dòng)可控的光源支架，其轉(zhuǎn)動(dòng)角度在豎直方向上的夾角為 0~arcton^其中，以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正； 〇
[0017] 上述平移可控的光源支架，其在部分橢球反射鏡長(zhǎng)軸方向的平移范圍0〈L〈10*R ; 其中，R為光源的有效光發(fā)射截面寬度。
[0018] 優(yōu)選的，上述光闌為圓形，其直徑與部分橢球鏡短軸長(zhǎng)度b相同，誘導(dǎo)光通過光闌 射出暗箱；與多邊形光闌相較而言，圓形光闌面積最小，材料利用率高，且長(zhǎng)期置于野外的 環(huán)境下可最大程度保證暗箱內(nèi)的清潔。
[0019] 優(yōu)選的，光源采用波長(zhǎng)為330nm~400nm的激光光源，發(fā)射環(huán)狀或面狀的擴(kuò)展光； 因大多數(shù)害蟲的視覺神經(jīng)對(duì)波長(zhǎng)330nm~400nm的光敏感，因此針對(duì)性的選擇該波段的激 光光源。
[0020] 優(yōu)選的，上述激光滅害裝置，還包括用于提供周期性高功率激光的灼燒裝置；高溫 灼燒裝置位于部分橢球反射鏡的第二焦點(diǎn)，該焦點(diǎn)在暗箱外；高溫灼燒裝置采用周期性的 高功率激光群殺害蟲。
[0021] 優(yōu)選的，上述激光滅害裝置，還包括用于捕獲害蟲的捕獲裝置；捕獲裝置位于部分 橢球反射鏡的第二焦點(diǎn)，該焦點(diǎn)在暗箱外；該裝置不直接滅殺害蟲，而是自然風(fēng)干捕獲的害 蟲。
[0022] 優(yōu)選的，述激光滅害裝置，還包括光觸媒基材，涂覆于上述光斑的覆蓋范圍內(nèi)；所 述光觸媒基材在光照下生成二氧化碳和水蒸汽，營(yíng)造微溫環(huán)境起到輔助誘蟲作用。
[0023] 按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種基于上述激光滅害裝置的滅害方法，利用 橢球反射鏡的光學(xué)性質(zhì)和害蟲的趨光性實(shí)現(xiàn)對(duì)害蟲進(jìn)行光學(xué)控制的目的，具體如下：
[0024] (1)采用具有發(fā)散角的擴(kuò)展激光光源（環(huán)狀光源、面狀光源），該光源在橢球反射 鏡一側(cè)發(fā)出的光線經(jīng)橢球反射鏡反射后，在反射鏡另一側(cè)形成放大的光斑和與之對(duì)應(yīng)的光 罩；
[0025] (2)改變?nèi)肷涔庠跈E球反射鏡上的反射點(diǎn)位置，使得該光罩由大變小，而害蟲因其 趨光性聚集到光罩內(nèi)；
[0026] (3)當(dāng)光罩最小時(shí)，瞬時(shí)增加激光光源的激光功率，造成小范圍內(nèi)瞬時(shí)高功率密 度，殺死聚焦的害蟲。
[0027] 優(yōu)選地，上述改變?nèi)肷涔饩€在橢球反射鏡鏡面上反射點(diǎn)位置的方法為：通過旋轉(zhuǎn) 位置固定的光源改變?nèi)肷浣牵鸬礁淖內(nèi)肷涔饩€在橢球反射鏡鏡面上反射點(diǎn)位置的目的； 或通過平移具有固定入射角的光源，改變反射點(diǎn)的位置，起到改變?nèi)肷涔饩€在橢球反射鏡 鏡面上反射點(diǎn)位置的目的。
[0028] 總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有 益效果：
[0029] (1)本發(fā)明提供的激光滅害裝置及方法，利用害蟲的視覺神經(jīng)對(duì)某些波長(zhǎng)的光敏 感、具有趨光性的特點(diǎn)，采用激光在橢球面反射后形成的動(dòng)態(tài)光罩對(duì)害蟲進(jìn)行圍捕，捕害的 效率尚、且對(duì)環(huán)境無毒，具有尚效綠色的特點(diǎn)；
[0030] (2)本發(fā)明提供的激光滅害裝置，其體積小巧、便于控制，由于光源可調(diào)，因此可 根據(jù)所需滅害環(huán)境的空間大小來調(diào)整光源與橢球反射鏡裝置規(guī)模，不僅滅害所覆蓋的范圍 光，而且具有很尚的環(huán)境移植性；
[0031] (3)本發(fā)明提供的激光滅害裝置及方法，其優(yōu)選方案利用害蟲的視覺神經(jīng)對(duì) 330nm~400nm波長(zhǎng)的激光敏感、具有趨光性的特點(diǎn)，采用激光在橢球面反射后形成的動(dòng)態(tài) 光罩對(duì)害蟲進(jìn)行圍捕，進(jìn)一步提高了捕害的效率高；
[0032] (4)本發(fā)明提供的激光滅害裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，故障發(fā)率低，且易維 修，
値大，具有性價(jià)比高的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0033] 圖1是實(shí)施例1提供的激光滅害裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖2是實(shí)施例1提供的激光滅害裝置的光路初始狀態(tài)圖；
[0035] 圖3是實(shí)施例1提供的激光滅害裝置的光路變化過程圖；
[0036] 圖4是實(shí)施例1提供的激光滅害裝置的光路最終狀態(tài)圖；
[0037] 圖5是實(shí)施例1里橢圓面型的光源造成的光罩尺寸變化俯視圖；
[0038] 圖6是實(shí)施例2提供的激光滅害裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖7是實(shí)施例2提供的激光滅害裝置的光路初始狀態(tài)圖；
[0040] 圖8是實(shí)施例2提供的激光滅害裝置的光路變化過程圖；
[0041] 圖9是實(shí)施例2提供的激光滅害裝置的光路最終狀態(tài)圖；
[0042] 圖10是實(shí)施例2里橢圓環(huán)狀光源導(dǎo)致的光罩尺寸變化俯視圖；
[0043] 在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：1-光闌、2- 部分橢球反射鏡、3-暗箱（橢球反射鏡安裝支架）、4-橢球反射鏡幾何右焦點(diǎn)I ;5_主波長(zhǎng) λ :的激光光源、6-二氧化鈦基材光觸媒、7-部分橢球反射鏡幾何左焦點(diǎn)II。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0045] 本發(fā)明實(shí)施例提供的激光滅害裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括部分橢球反射鏡、光 闌、暗箱、激光光源、光源支架光觸媒基材；
[0046] 其中，部分橢球反射鏡的長(zhǎng)軸、短軸、焦距依次為a、b、c ;暗箱的長(zhǎng)寬高依次為a、 b、b ;圓形光闌設(shè)于暗箱側(cè)面，直徑為b ;激光光源固定在光源支架上，其主波長(zhǎng)為λ i，其有 效的光發(fā)射截面寬為R，其幾何中心在部分橢球反射鏡右焦點(diǎn)I的左側(cè)〇~〇. 2c處；
[0047] 其中，光源支架轉(zhuǎn)動(dòng)可控或者平移可控；對(duì)于可轉(zhuǎn)動(dòng)的光源支架，控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度 (逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正）與豎直方向上的夾角范圍對(duì)于可平移可控