果树的病虫害在中国仍然以化学农药喷雾防治为主，随着中国果树种植总面积的逐年增加，化学农药的喷施量也逐年增长，对生态环境和果蔬产品的安全都产生了极大的危害。精准变量施药技术是降低施药量、减轻环境污染的有效方式，而果树信息的准确探测是精准变量施药技术的关键。因此，本文基于超声波传感器设计了果树冠层信息探测系统，并基于该系统创新性地提出了果树冠层厚度和稠密度信息的探测方法，为喷施量可变施药技术的调控决策提供参数依据。本文的主要研究工作及结论包括：
　　（1）总结分析了果树冠层信息探测技术的国内外研究现状，设计了基于超声波传感器的果树冠层信息探测系统的整体方案，分析讨论了超声波的信号特性，介绍了探测系统的试验数据采集方式。
　　（2）开展了果树冠层厚度信息探测的理论分析与试验研究，分析了超声回波信号宽度特征和冠层厚度的关系，提出了基于超声回波信号有效波峰时间差的果树冠层厚度信息计算方法，并开展了模拟冠层厚度单因素试验研究和和影响因素交互作用试验研究。结果表明，当探测距离在0.5m—1.5m之间、冠层稠密度在1.2—4之间、冠层厚度为30cm—60cm之间时，基于超声回波信号波峰时间差计算冠层厚度的方法具有良好的适用性，冠层探测厚度最大相对误差为8.8%。在此基础上，开展了树体冠层厚度的室外探测试验研究，结果表明，探测厚度平均相对误差分别为19.2%、19.4%、18.8%。
　　（3）开展了果树冠层稠密度信息探测的理论分析与试验研究，分析和比较了超声回波信号处理方法，提出了基于超声回波信号时域能量的果树冠层稠密度信息探测方法。在因素水平合理的范围内，设计了二次回归中心组合正交试验方案并开展了试验研究，建立了果树冠层稠密度信息、回波信号时域能量强度和探测距离之间的回归方程，并进行了方差分析。结果表明，冠层稠密度探测回归方程拟合性很好，相关系数R=0.984191。在实验室对回归方程进行了普适性验证，回波信号时域能量的预测值和真实值最大相对误差为10.2%。在此基础上，开展了树体冠层稠密度的室外探测试验研究，结果表明，回波时域能量值随着冠层稠密度的降低而减小，与回归方程的预测值相比，回波时域能量探测值平均相对误差分别为12.3%、19.6%、27.8%。
　　（4）分析了超声回波信号探测结果的波形及数据特点，提出基于时间限定滤波法、阈值限定滤波法和算术平均滤波法的超声波原始信号处理方法。分析了回波信号特征，提出了回波信号特征的提取算法。并通过LabVIEW软件编程实现了回波信号特征的提取。利用室内采集到的回波信号数据对算法进行了验证，结果表明，通过算法获得的厚度值与实际厚度值的平均相对误差为14.4%，通过算法获得的回波时域能量值与实际回波时域能量值的平均相对误差为3.6%。