随着植保无人机作业需求的快速增长,社会各界对精准施药的水平越来越关注。药箱是植保无人机作业的关键部件,在作业过程中,药箱中的药量是动态变化的,药箱的药量是地面飞控手时刻关注的重要信息,飞控手可以根据药箱的药量调整植保无人机的飞行操控策略,提高喷施作业效率。药箱液位的监测是获得药箱中药量信息的方法之一。为了探究适合植保无人机药箱液位实时监测的可行方法,本文对国内外常见的接触式、非接触式液位监测方法进行了整理探讨,包括差压式、浮体式、电极式、电容式、超声波式、激光式、光电式、流量计式、机器视觉式、雷达式等主要方法,指出了植保无人机作业过程中,其药箱存在的特殊性,包括液面波动剧烈、药液的理化特性各异、药箱空间小、防腐蚀要求高等,并对上述常见液位测量方法用于植保无人机药箱液位测量时存在的局限进行了分析。在此基础上,探讨了适合植保无人机的质量轻、功耗小、精度高、耐腐蚀的药箱液位监测的方法及装置,并针对植保无人机药箱液位监测中需克服的难题,提出了密闭投入式液位监测和气压式无线液位监测两种解决方案。并对两种方案进行了对比试验分析,首先设计了密闭投入式液位监测器,将压力传感器放置于药箱底部监测底部药液压强,虽然整个装置具有体积小、功耗低等特点,但该方式易受到环境气压、药液沉积等因素影响,液位监测的准确度和稳定性欠佳。为克服上述问题,本文提出一种双气压式液量监测装置的设计方案,包括双气压式液位监测、药箱液面震荡干扰滤波、机身倾斜干扰校正以及液位-液量换算模型等。为了验证方案的可行性,根据设计方案制作了液量监测样机,并进行了测试研究。为了验证方案的可行性,制作了液量监测装置的样机,并设计了相关的验证试验进行性能测试。试验结果表明:采用同时监测环境气压和密闭气室内气压的双气压式差值法,液位高度与气压差值之间呈线性负相关关系,相关系数R~2为0.9989,可有效消除环境气压变化对测量精度和稳定性带来的影响;融合了中位值平均滤波法与滑动平均滤波法优势的混合数字滤波算法,使药箱液位数据的变异系数由滤波处理前的28.45%降低到12.27%,对液面震荡干扰具有较好的滤波效果;基于微机械陀螺仪的校正算法,在机身倾斜30°时,相对误差从校正前的12.93%,降低至校正后的0.59%,可较好地消除植保无人机飞行中机身倾斜带来的药箱倾斜干扰误差;在植保无人机机载动态测试试验中,在2L、4 L、6 L的载药量时,谷上飞3WDM4-10植保无人飞机的液量监测器输出的液量数据的相对误差分别为0.75%、1.45%、0.77%,均方根误差分别为0.182L、0.199L、0.180L,翔农TXA-616植保无人飞机的液量监测器输出的液量数据的相对误差分别为0.45%、0.30%、0.33%,均方根误差分别为0.030 L、0.032L、0.031 L,表明液量监测器在不同实际作业工况中的数据输出较稳定可靠。为了验证样机在实际喷洒作业中的效果,经过对谷上飞-10L植保无人飞机和翔农TXA-616植保无人机做了机载液量监测试验,作业测量数据显示,谷上飞3WDM4-10植保无人飞机的液量测量平均相对误差1.64%,均方根误差为0.069L,翔农TXA-616植保无人飞机的液量测量平均相对误差1.23%,均方根误差为0.024L,两机型均可有效地完成在植保作业中药箱液量的实时监测,证明了液量监测装置的实用性和有效性。本文为进一步样机的制作和调试优化提供参考。