一般来说，利用超声波雾化液体所产生的雾滴粒径一般在100μm以下，且雾滴均匀分布，从而在低液体传输速度条件下获得良好的雾化质量。超声雾化器按照频率来分主要分为三类:工作频率大于1MHz的高频超声雾化器、工作频率20kHz～100kHz的低频超声雾化器以及工作频率介于100kHz～1MHz的中频超声雾化器。高频超声雾化器存在可靠性低、工作效率低、对雾化的液体要求高、不能雾化高粘度液体以及会改变雾化液体的化学结构等缺点，因而高频超声雾化器在雾化栽培领域不具有应用前景。中频超声雾化器大多用在医学领域等需要超精密仪器的高端领域，造价极其昂贵，且雾化量较小仅适用于微量喷雾，不适用于农业喷雾领域。低频超声雾化器具有可靠性高、不影响雾化液体的化学结构以及可以雾化高粘度液体等优点，但是低频超声雾化器存在驱动电压高、发热严重以及雾滴较粗大等缺点。为了克服目前超声雾化喷头存在的问题，本文提出了低频弯振超声雾化工作原理，建立了基于该原理的低频弯振超声雾化喷头基频计算的理论模型和有限元单元模型，并且通过基频测试实验及雾滴粒径测试实验验证了上述模型。　　本文主要在以下几个方面开展了研究:　　1、创新设计了低频弯振超声雾化喷头。采用纯力学方法建立了低频弯振超声雾化喷头基频计算理论模型，构建了低频弯振超声雾化喷头核心部件——复合压电振子的应力应变方程。根据薄小板挠度理论，推导出了低频弯振超声雾化喷头的边界条件方程，再结合Bessel函数，得到了低频弯振超声雾化喷头的共振频率方程，利用MATLAB编程求解出低频弯振超声雾化喷头在不同的尺寸条件下的基频。　　2、建立了低频弯振超声雾化喷头有限单元模型。应用该模型，计算了低频超声弯振喷头基频的数值解。　　3、应用正交试验方法建立了基频和低频超声弯振喷头关键结构参数的回归数学模型。回归模型表明，各结构参数对低弯振超声雾化喷头的基频的影响主次顺序依次为:压电陶瓷片外径、压电陶瓷片内径、金属圆片直径、压电陶瓷片厚度。对低频弯振超声雾化喷头基频的影响极为显著的是压电陶瓷片的外径、内径及金属圆片直径;对低频弯振超声雾化喷头基频的影响显著的是压电陶瓷片厚度。　　4、应用工业喷雾激光粒度分析仪(Winner318型)测试了低频超声弯振喷头的雾化性能。测试结果表明:当进水孔径增大或者雾化喷头基频值减小时，雾滴粒径大小将会增大。影响雾滴粒径的主次顺序依次为:雾化喷头孔径、雾化喷头基频。雾化喷头孔径对雾滴粒径大小的影响显著，雾化喷头基频对雾滴粒径大小的影响不显著。　　5、应用低频弯振超声雾化喷头，进一步研制出了低碳、绿色、环保的低频弯振超声雾化栽培器。该雾化栽培器采用低频弯振超声雾化器、光伏系统及智能控制系统，从根本上改变了雾培仅作为“观光农业”以及“贵族农业”的现状，使雾培变成现实生产力成为可能，在节水农业以及都市阳台农业领域具有广泛的应用前景。