CC BY
42
Таким образом, согласно проведенному анализу литературных источников было выяснено, что для получения смесе-вого биотоплива наиболее предпочтителен гидродинамический смеситель или эжек-
тор. Выполненные экспериментальные исследования показали, что применение гидродинамического смесителя с переменным сечением сопла эжектора повышает интенсивность процесса смешивания.
Литература
1. Девятин, С.Н. Растительные масла и топлива на их основе для дизельных двигателей [Текст] / С.Н. Девятин, В.А. Марков, В.Г. Семёнов. - М.: Издательский центр ФГОУ ВПО МГАУ, 2007. - 340 с.
2. Штербачек, З. Перемешивание в химической промышленности [Текст] / З. Штербачек, П. Тауск. - Л.: Ленинградское отделение Госхимиздата, 1963. - 416 с.
3. Ламенко, Н.С. Кавитация: теория и применение [Текст]. - М.: Русаки. - 2000. - 247 с.
Сведения об авторах Громаков Алексей Владимирович - младший научный сотрудник, аспирант Северо-Кавказского научно-исследовательского института механизации и электрификации сельского хозяйства (г. Зерноград). Тел. 8(86359) 42-2-80. E-mail: vniptim@zern.donpac.ru
Information about the author Gromakov Alexey Vladimirovich - junior member of research staff, post-graduate student, North-Caucasian Scientific Research Institute of Mechanization and Electrification of Agriculture (Zernograd). Phone: 8(86359) 42-2-80. E-mail: vniptim@zern.donpac.ru
УДК 637.116-52
О СПОСОБЕ ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЖИРА В МОЛОКЕ © 2010 г. О.Б. Забродина, Е.Н. Таран, А.А.Таран, С.А. Моренко
Представлены результаты статистической обработки экспериментальных данных, полученных при исследовании пропускания электромагнитных колебаний смеси частот через молоко с различным содержанием жира.
Ключевые слова: молоко, содержание жира, напряжение, емкостный способ, высшие гармоники.
Statistical processing results of the experimental data are presented. They were received by the way of frequency mixture electromagnetic fluctuation passage through milk with various fat content.
Key words: milk, fat content, pressure, capacitor way, high harmonics.
Молоко - сложная физиологическая ных, а также необходимым продуктом пи-
жидкость, образующаяся в молочной желе- тания для человека в любом возрасте.
зе в результате глубоких изменений со- Эффективность предприятий по про-
ставных частей кормов в организме живот- изводству молока зависит от качества и ко-
ного. Оно служит полноценной и незаме- личества производимого молока, что в свою
нимой пищей для новорожденных живот- очередь определяется влиянием многих
факторов. Свести к минимуму влияние неблагоприятных факторов можно только созданием адаптивного оборудования, позволяющего подстраиваться к индивидуальным особенностям животных. Работы физиологов показывают, что каждая четверть вымени коровы функционирует отдельно от других, качественный и количественный состав по четвертям может сильно отличаться. Развитие наукоемких технологий диктует создание малогабаритных и быстродействующих устройств, не нарушающих качество молока и условия промывки оборудования.
Удои и состав молока подвержены ежедневным колебаниям в пределах от 10 до 30%, которые обусловлены заболеваниями коров, недокормом или перекормом, интервалом между дойками, погрешностями при выдаивании, стадией полового цикла, изменениями погоды [1]. Очень важным показателем качества молока является содержание в нем жира. Этот показатель является самым неустойчивым. Так, например, в весенний пастбищный период жирность молока снижается более чем на единицу. Снижается содержание жира в молоке и тогда, когда в рационах коров повышается доля силоса и корнеплодов, комбикорма, измельченных или гранулированных кормосмесей, когда животные получают менее 4 кг сена в сутки. При заболевании коров маститом жирность молока из пораженной доли вымени уменьшается на 5-12%. По изменению содержания жира в молоке непосредственно при доении можно судить о возникших нарушениях функции вымени или проблемах в кормлении.
Разработке методов и средств для оценки качественных показателей молока посвящены труды Я.Н. Озол, И.Ф. Бородина, В.И. Столбова, и многих других отечественных и зарубежных ученых. В результате этого промышленностью выпускаются технические средства определения качественных показателей молока, в том числе определения содержания жира, применимые только в лабораториях [2, 3]. Популярны и сравнительно недороги ультразвуковые анализаторы качества молока «Лак-
тан» и «Клевер», но они не позволяют контролировать качество молока в потоке, непосредственно в процессе доения.
В связи с этим работы, направленные на разработку устройств контроля качества молока в потоке, актуальны и на первый план выходят бесконтактные способы оценки качественных показателей молока.
Целью исследований являлась проверка предложенного способа измерения содержания жира в молоке. Способ заключается в том, что на обкладки емкостного устройства, заполненного молоком, подаются электромагнитные колебания смеси частот. Прошедший сигнал раскладывается на гармонические составляющие и изучается влияние содержание жира в молоке на амплитуды напряжений гармоник или их комбинации.
В экспериментах использовались пробы молока с разным содержанием жира, которые получали путем разбавления отстоянного молока сливками этого же молока. В результате исследований было оценено 62 пробы молока от десяти коров.
Содержание жира в пробах молока определялось с помощью ультразвукового анализатора «Лактан 1-4».
Через молоко, помещенное между обкладками емкостного устройства, пропускали электромагнитные колебания смеси частот (основная частота сигнала -З МГц). Запись выходного сигнала и преобразование его в цифровую форму производились с помощью цифрового осциллографа АКТАКОМ 3106, позволяющего кроме записи сигнала производить импорт данных в редактор MS Excel. Выходной сигнал устройства раскладывали в гармонический ряд и анализировали изменение амплитуд напряжений гармоник выходного сигнала в зависимости от содержания жира в молоке.
На рисунке представлены зависимости амплитуд напряжений основной гармоники выходного сигнала от содержания жира в молоке для десяти коров.
Для сечений разного содержания жира в молоке вычислены средние значения напряжений, дисперсии, среднеквадратические отклонения.
Зависимость амплитуд напряжений основной гармоники выходного сигнала
от содержания жира в молоке
По критерию Шапиро-Уилки для каждого сечения содержания жира в молоке для амплитуд напряжений первой, третьей и пятой гармоник проверено соответствие экспериментальных данных нормальному закону распределения. Для всех сечений вычисленное значение критерия оказалось больше критического '0,05=0,842 для уровня значимости а=0,05, что говорит о соответствии эмпирических данных нормальному закону распределения.
С помощью критерия Фишера решался вопрос: значимо ли отличие дисперсии амплитуд напряжений для сечений разной жирности от общей дисперсии амплитуд напряжений гармоники для всех жирностей или наблюдаемое различие является случайным. Анализировались экспериментальные данные для основной, третьей и пятой гармоник. На 5% уровне значимости отношения дисперсий для разных сечений содержания жира превышают критические значения, что говорит о неслучайности влияния содержания жира в молоке на амплитуды напряжений гармоник выходного сигнала.
Для нахождения наибольшей чувствительности к определению содержания жира в молоке были исследованы комбинации гармоник, т.е. произведение амплитуд напряжений гармоник попарно между собой, квадраты амплитуд напряжений гармоник выходного сигнала, квадраты произведений амплитуд напряжений гармоник выходного сигнала.
Большая чувствительность (от 7 до 111) наблюдается для комбинации квадратов произведений амплитуд напряжений гармоник выходного сигнала.
Для оценки влияния температуры пробы молока и степени заполнения устройства на амплитуды напряжений гармоник выходного сигнала при разном содержании жира в пробах молока было снято 96 осциллограмм.
С помощью средств MS Excel для основной, третьей и пятой гармоник выходного сигнала были получены уравнения регрессии. Для фактора температура значения коэффициентов уравнений регрессии получились в пределах от 0,01 до 0,03, для фактора степень заполнения - от 0,5 до 2,2 и для содержания жира - от 0,15 до 0,35. Проверка коэффициентов уравнений ре-
грессии по критерию Стьюдента показала статистическую значимость всех коэффициентов. Значения коэффициентов уравнения регрессии показывают сильное влияние на значения амплитуд напряжения выходного сигнала степени заполнения емкостного устройства.
Следовательно, при разработке конструкции устройства следует рекомендовать производить измерения при полностью заполненном датчике. Влияние тем-
пературы пробы молока на выходной сигнал невелико. Поэтому, если устройства контроля содержания жира в молоке будут установлены между доильными стаканами и коллектором доильного аппарата, температуру молока, выводимого из вымени, можно считать постоянной.
Таким образом, результаты исследований показали, что для оценки содержания жира в молоке можно использовать предложенный способ.
Литература
1. Справочник по промышленному производству молока [Текст] / Г.П. Легошин. -М.: Россельхозиздат, 1979. - 237 с.
2. Крусь, Г.Н. Методы исследования молока и молочных продуктов [Текст] / Г.Н. Крусь, А.М. Шалыгина, З.В. Волокитина. - М.: Колос, 2000. - 368 с.
3. Брусиловский, Л.П. Приборы технологического контроля в молочной промышленности [Текст] / Л.П. Брусиловский, А.Я. Вайнберг: справочник - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1990. - 288 с.: ил.
Сведения об авторах Забродина Ольга Борисовна - канд. техн. наук, доцент кафедры «Теоретические основы электротехники и электроснабжения сельского хозяйства» Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359) 43-5-68, 8-928-170-39-58. E-mail: achgaa@zern.donpac.ru
Таран Елена Николаевна - ассистент кафедры «Теоретические основы электротехники и электроснабжения сельского хозяйства» Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359) 43-5-68, 8-918-562-37-11.
E-mail: taranelena@yandex.ru
Таран Андрей Александрович - канд. техн. наук, доцент кафедры «Теоретические основы электротехники и электроснабжения сельского хозяйства» Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359) 43-5-68, 8-918-505-18-48. E-mail: adrofosia@yandex.ru
Моренко Сергей Алексеевич - канд. техн. наук, доцент кафедры «Теоретические основы электротехники и электроснабжения сельского хозяйства» Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359) 43-5-68, 8-928-155-61-36. E-mail: morenko@front.ru
Information about the authors Zabrodina Olga Borisovna - Candidate of Technical Sciences, assistant professor of the department of agricultural power engineering and electric supply theoretical basis, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 43-5-68, 8-928-170-39-58. E-mail: achgaa@zern.donpac.ru
Taran Yelena Nickolaevna - assistant of the department of agricultural power engineering and electric supply theoretical basis, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 43-5-68, 8-918-562-37-11. E-mail: taranelena@yandex.ru
Taran Andrey Alexandrovich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor of the department of agricultural power engineering and electric supply theoretical basis, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 43-5-68, 8-918-505-18-48. E-mail: adrofosia@yandex.ru
Morenko Sergey Alexeevich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor of the department of theoretical basis of electrical techniques and agricultural electrical supply, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 43-5-68, 8-928-155-61-36. E-mail: morenko@front.ru
УДК 004.384
МЕТОД КОРРЕКТИРОВКИ КООРДИНАТ ТЕКУЩЕГО МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
© 2010 г. А.С. Копкин
Представлены математический метод коррекции координат, поступающих со спутниковой навигационной системы, и математический алгоритм реализации этого метода. Представленный метод позволит повысить точность позиционирования навигационных систем.
Ключевые слова: система спутниковой навигации, алгоритм коррекции, математический алгоритм.
The mathematical coordinate correctness method is observed. It is displayed through glonas. This method realization algorithm is observed too. The given method will increase precision of the glonas.
Key words: glonas, correctness algorithm, mathematical algorithm.
Современные спутниковые навигационные системы (СНС), применяемые в большинстве устройств, имеют высокую точность позиционирования и малое время отклика. Эти особенности позволяют использовать спутниковую навигацию для точных земляных работ, таких как опрыскивание и посев, качество которых в обычных условиях не удовлетворяет предъявляемым требованиям. Однако применение СНС в точном земледелии ограничено ввиду возникновения скачков координат, причины которых различны - от тропосферных задержек из-за погодных условий до искажения сигнала, связанного с появлениями различных препятствий.
При проведении экспериментов на точность позиционирования GPS-чипа MediaTek MT3329 были получены следующие результаты: на протяжении достаточно
продолжительного времени (порядка нескольких часов) позиционирование системы устойчиво, затем происходит скачок позиции на 3-4 метра и дальнейшее устойчивое позиционирование (рис. 1).
При выполнении различных точных земляных работ такие скачки координат могут внести существенную погрешность в измерении текущего положения техники и привести к значительному ухудшению качества выполняемых работ.
Предлагается математический метод коррекции, позволяющий скорректировать скачки координат GPS системы. Данный метод основан на измерении ускорения движения техники. Частота поступающих данных с СНС равна 5 Гц, следовательно, время между расчетами не превышает 200 мс. Ускорение, развиваемое техникой в этом случае, будет равно:
