Селективный ультразвуковой контроль газового состава воздушной среды в животноводческих помещениях

• Автор: Недилько, Илья Владимирович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Анализ методов н средств контроля газового состава воздушной среды

в животноводческих помещениях.

1.1 Обзор методов и технических средств ультразвукового контроля.

1.2 Актуальность измерений состава газообразных сред в животноводческих

помещениях

1.3 Обоснование целесообразности использования ультразвуковых измерений

при контроле состава газов в животноводческих помещениях

1.4 Основные направления решения проблемы ультразвукового контроля

концентрации вредных газов в животноводческих помещениях

2 Обоснование требований к устройсгву ультразвукового контроля
газового состава воздушной среды
2.1 Обоснование требований к ультразвуковому контролю газового состава
воздушной среды в животноводческих помещениях на основе положений линейной акустики.
2.2 Обоснование требований к ультразвуковому контролю концентрации
вредных газов в животноводческих помещениях на основе принципа интегральной нсевдоселективности
2.3 Обоснование требований к ультразвуковому контролю концентрации
вредных газов в животноводческих помещениях на основе структурных методов повышения точности акустической информации
3 Результаты имитационного моделирования и разработки устройства
ультразвукового контроля
3.1 Разработка методов имитационного моделирования пьезоэлектрических
преобразователей
3.2 Имитационное моделирование устройства ультразвукового контроля
концентрации вредных газов в воздухе животноводческих помещений.
3.3 Разработка устройства ультразвукового контроля концентрации вредных
газов в воздухе животноводческих помещений
4 Результаты экспериментальных исследований и комплексная оценка эффективности .мониторинга газового состава в животноводческих
помещениях
Основные выводы и результаты исследований
Библиографический список.
Приложение.
Приложение А. Расчет ожидаемого экономического эффекта использования устройства ультразвукового контроля вредных газов в воздухе рабочей зоны
животноводческого помещения
Приложение Б. Акты внедрения результатов работы
Приложение В. Структурная схема проектирования устройства
ул ьтразвунового когтроля.
Приложение Г. Типичные изменения относительной влажности воздуха в животноводческом помещении.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Основой автоматизации технологических процессов является создание системы приборов и первичных преобразователей, управляющих процессами в животноводстве [1]. Обоснование и разработка приоритетных средств измерения, контроля и управления в животноводстве возможны либо на основе стендовых испытаний, при которых неизбежны-значительные трудозатраты, либо при переходе на компьютерное имитационное моделирование. В последнем случае снижаются трудозатраты, стоимость изготовления проектируемых систем, сокращаются сроки разработки систем и происходит оптимизация выбора проектируемых систем и предпроектиых исследований [2]. Существующие методы ультразвукового контроля имеют некоторые отрицательные особенности: контроль содержания только одной из частей газовой смеси, зависимость скорости распространения колебаний в газовых средах от влажности, сложный анализ спектров скорости распространения ультразвуковых волн и другие и не позволяют получать достоверную информацию о содержании животных. Необходимо устранить упомянутые отрицательные особенности существующих методов ультразвукового контроля. Известно, что содержание аммиака более 0,3% по объему вредно влияет на животных: приводит к воспалению легких, одышке, поражению глаз, ослаблению организма, судорогам, обморочному состоянию, параличу дыхательного центра и даже к смерти [3]. При превышении предельно допустимой концентрации рабочей зоны (ПДКрз) аммиак отрицательно влияет на трудоспособность и здоровье обслуживающего персонала. Предельная допустимая концентрация аммиака в воздухе производственных помещений составляет мг/м3. Известен экспресс-метод определения концентрации аммиака с использованием индикаторных порошков и специального оборудования. И,;,,,,,,,,,,]. Однако они обладают существенной зависимостью выходного сигнала преобразователя от влажности анализируемого газа, ограниченной селективностью, необходимостью частой замены электролита, нелинейностью функции преобразования и т. Современным технологическим требованиям контроля газового состава в животноводческих помещениях в целом соответствует ультразвуковая аппаратура, обладающая высокой надежностью и простотой обслуживания. Однако используемые в настоящее время в сельском хозяйстве ультразвуковые приборы не позволяют регулировать газовый состав воздушной среды в животноводческих помещениях из-за того, что информации о скорости ультразвука недостаточно для контроля нескольких вредных газов, появление которых обусловлено технологическими и биологическими процессами, происходящими в животноводческих помещениях. Кроме того, скорость распространения ультразвуковых колебаний в газовых средах зависит от температуры и влажности. В связи с чем применяемые в животноводстве газоанализаторы обладают низкой точностью при измерении скорости и коэффициента затухания акустических колебаний в газах. При выборе метода контроля вредных газовых примесей также необходимо оценить технические характеристики: чувствительность, разрешающую способность, достоверность результатов контроля и надежность измерительной аппаратуры. Выполненные в диссертации исследования позволили определить основные направления совершенствования ультразвуковой диагностики газового состава загрязнителей в животноводческих помещениях. Наиболее перспективным из числа известных методов ультразвукового контроля является метод, основанный на измерении скорости акустической волны, распространяемой в газовой среде. Суть этого метода заключается в формировании пьезоизлучателем короткого импульса, скорость распространения которого связана с содержанием отдельных загрязнителей в воздушной среде помещений. В работе дано обоснование метода автоматизированного сбора данных о газовом составе среды, селекции отдельных ее компонентов, контроле содержания вредных компонентов и сравнении их с ПДКрз с целью регулирования параметров микроклимата животноводческих объектов. Развитие животноводства и связанное с этим обострение экологической проблемы требуют принятия комплекса мер по охране окружающей среды.