автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Селективный ультразвуковой контроль газового состава воздушной среды в животноводческих помещениях

4В40оии

Недилько Илья Владимирович

На

правах рукописи

¡п

СЕЛЕКТИВНЫИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ ГАЗОВОГО СОСТАВА ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ В ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 ИЮН 2011

Барнаул - 2011

4848305

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Научный руководитель: доктор технических наук,

Воробьев Николай Павлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Иванов Геннадий Яковлевич кандидат технических наук, доцент Меновщиков Юрий Александрович

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Алтайский государственный

аграрный университет»

Защита диссертации состоится «24» июня 2011 года в 10-00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.004.02 при ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» по адресу: 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46,

факс (8-3852) 36 71 29, http://www.altstu.ru; ntsc@desert.secna.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью Вашего учреждения, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «_

2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

д.т.н., профессор

КУЛИКОВА Л.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В воздушной среде животноводческих помещений, предназначенных для выращивания и содержания крупного рогатого скота (КРС) и свиней, обычно присутствуют загрязнители (аммиак, углекислый газ, сероводород, окись углерода, окись азота и др.), которые оказывают вредное патологическое воздействие, что приводит к болезням и снижению продуктивности животных.

Аммиак в производственных помещениях для людей и животных является наиболее токсичным газом. Повышенное его содержание вызывает одышку, воспаление легких, поражение глаз, судороги, обморочное состояние, паралич дыхательного центра и даже смерть. Предельно допустимые концентрации (ПДК) аммиака в воздухе для свиней и молодняка крупного рогатого скота допускаются от 10 до 15 мг/м3 в зависимости от возраста животных. В помещениях с плохо работающей вентиляцией и канализацией содержание аммиака превышает ПДК в десятки раз. Поэтому контроль аммиака и других загрязнителей в животноводческих помещениях является одной из основных задач по поддержанию оптимального микроклимата для крупного рогатого скота и свиней, а также по созданию комфортных и безопасных условий для обслуживающего персонала.

Применяемые в настоящее время средства контроля вредных газов (флуоресцентные кулонометрические, кондуктометрические, термохимические, оптические, электрохимические, фотоионизационные) обладают нелинейной функцией преобразования, что ограничивает точность измерений, низкой временной стабильностью, снижающей воспроизводимость результатов, подвержены значительному влиянию внешних дестабилизирующих факторов (температуры, влажности, давления и др.), как правило, требуют отбора проб, обладают инерционностью при получении результатов измерений, сложны в эксплуатации. Помимо этого агрессивность среды способствует преждевременному выходу из строя чувствительных элементов используемых газоанализаторов.

Ультразвуковые приборы, в основном, лишены перечисленных недостатков. Они обладают высокими эксплуатационными характеристиками, возможностью дистанционного выноса датчиков и т.д. Однако их ограниченная селективность не позволяет одновременно контролировать наличие вредных газовых примесей на уровне ПДК, тем самым осуществлять автоматический мониторинг параметров воздушной среды для управления микроклиматом животноводческих помещений. Представляется также важным обеспечение излучения и приема акустических импульсов без изменения их формы в условиях наличия защитных мембран, независимости измерений от возмущающих воздействий, высокой точности и помехоустойчивости измерений.

Возникшее противоречие между недостаточными санитарно-гигиеническими условиями содержания животных и современными требова-

ниями к обеспечению экологической безопасности среды в помещениях устраняется с помощью создания системы ультразвукового селективного автоматического мониторинга.

Работа выполнена в соответствии с «Концепцией энергетического обеспечения сельскохозяйственного производства в условиях многоукладной экономики (РАСХН)» и «Концепцией автоматизации технологических процессов сельскохозяйственного производства на период до 2010 года».

Целью работы является улучшение условий содержания животных в производственных помещениях и условий труда персонала путем разработки и использования системы ультразвукового контроля газового состава воздушной среды, обеспечивающей снижение содержания вредных газов до уровня, не превышающего ПДК.

Идея работы состоит в совмещении функций селективного мониторинга вредных газовых примесей и автоматического снижения их концентраций, обеспечивающего экологическую безопасность.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Провести анализ современных средств контроля газовых загрязнений в животноводческих помещениях.

2. Обосновать требования к устройству ультразвукового селективного контроля газового состава среды в помещениях.

3. Провести анализ и синтез структуры ультразвукового прибора.

4. Разработать метод имитационного моделирования и проектирования системы автоматического мониторинга газовых примесей и их параметров в животноводческих помещениях.

5. Провести экспериментальное исследование опытного образца разработанного ультразвукового устройства и дать технико-экономическую оценку эффективности.

Объект исследования. Системы контроля газового состава воздушной среды в животноводческих помещениях.

Предмет исследования. Электроакустические процессы контроля газового состава воздушной среды и физические явления распространения в ней ультразвуковых колебаний.

Методы исследования. Методы линейной и нелинейной акустики, теория вероятностей и математическая статистика, анализ и синтез передаточных функций пьезоэлектрических преобразователей, имитационное моделирование, методы группового выбора и экспертных оценок теории систем, теории инвариантности и автоматического управления.

Научную новизну представляют:

- метод имитационного моделирования и проектирования пьезоэлектрических преобразователей и индикатора наличия вредных веществ в воздушной среде;

- аналитические зависимости концентрации вредных газов от молекулярной массы смеси воздуха.

Практическую ценность работы представляют:

- методика расчета ультразвукового устройства контроля газового состава.

- ультразвуковая аппаратура, позволяющая обеспечить автоматический селективный мониторинг вредных газовых примесей и улучшить состояние воздушной среды в животноводческих помещениях путем регулирования параметров микроклимата.

Реализация результатов работы:

Разработанный ультразвуковой прибор прошел производственные испытания и внедрен в ЗАО «Лебяжье» Егорьевского района Алтайского края на животноводческой ферме крупного рогатого скота. Методические рекомендации «Система ультразвукового контроля газового состава воздушной среды животноводческих помещений» одобрены Главным управлением сельского хозяйства Алтайского края и приняты для практического использования.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены на 5-й и 6-й всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Наука и молодежь" (НиМ - 2009), (НиМ - 2009); V международной научно-практической конференции «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера - приоритетные направления обеспечения социальной безопасности населения юга Западной Сибири. Комплексная безопасность и антитеррористическая защищенность региона на примере Алтайского края» г. Барнаул, 7 декабря 2007; III международной научно-практической конференции (25-27 июня 2008 г.). - Улан-Удэ; VI международной научно-практической Интернет-конференции " Энерго- и ресурсосбережение - XXI век ", г. Орел, 01 февраля по 30 апреля 2008 г. и международной научно-практической конференции «Электроэнергетика в сельском хозяйстве» 26-30 июня 2009 г. - Новосибирск, 2009.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Метод автоматического ультразвукового селективного контроля вредных веществ в воздухе животноводческих помещений.

2. Результаты имитационного моделирования электроакустических процессов контроля газового состава и физических явлений распространения ультразвуковых колебаний в воздушной среде.

3. Требования к устройству ультразвукового контроля газового состава воздушной среды на объектах.

4. Метод расчета и проектирования системы селективного автоматического мониторинга газового состава воздушной среды.

Публикации. По материалам диссертационных исследований опубликовано 15 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях по перечню ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников и приложений.

Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 48 рисунков, 18 таблиц, 4 приложения. Список литературы включает 129 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, сформулированы цель и задачи исследования, приведены сведения об апробации основных результатов работы, изложены основные положения диссертации, выносимые на защиту.

В первом разделе приведен анализ методов и средств контроля газового состава воздушной среды в животноводческих помещениях, дана их классификация и показаны перспективы применения ультразвуковых приборов.

Известен экспресс-метод определения концентрации аммиака с использованием индикаторных порошков и специального оборудования. Из числа автоматических газоанализаторов применяются флуоресцентные кулонометрические и кондуктометрические. Однако эти приборы обладают существенной зависимостью выходного сигнала преобразователя от влажности анализируемого газа, ограниченной селективностью, необходимостью в частой замене электролита, нелинейности функции преобразования и т.д.

Современным технологическим требованиям контроля газового состава в целом соответствует ультразвуковая аппаратура, обладающая высокой надежностью и простотой обслуживания. Вместе с тем, используемые в настоящее время в сельском хозяйстве ультразвуковые приборы не позволяют регулировать газовый состав воздушной среды в животноводческих помещениях. Это обусловлено тем, что информации о скорости ультразвука в среде недостаточно для контроля нескольких вредных газов, появление которых обусловлено технологическими и биологическими процессами, происходящими в животноводческих помещениях. Кроме того, скорость распространения колебаний в газовых средах, регистрируемая ими, зависит от температуры и влажности. Применяемые в сельском хозяйстве газоанализаторы обладают низкой точностью при измерении скорости и коэффициента затухания акустических колебаний в газах.

При выборе метода контроля вредных газовых примесей 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, контроля содержания вредных компонентов и сравнения их с ПДК с целью регулирования параметров микроклимата животноводческих объектов.

Второй раздел посвящен обоснованию требований к устройству ультразвукового контроля (УУЗК) газового состава воздушной среды.

Рассмотренное в диссертации УУЗК сочетает в себе функции индикации наличия вредных веществ, содержащихся в животноводческих помещениях на уровне ПДК, и выработки сигнала управления для автоматического включения приточно-вытяжной вентиляции с целью улучшения экологической обстановки в производственном помещении.

В диссертации изложена методика контроля газовых примесей и определена топологическая схема измерения параметров микроклимата в животноводческих помещениях.

Скорость ультразвука в газовой среде зависит от отдельных ее компонентов (вредных примесей) и от их концентраций. Исходя из этого при обосновании метрологических требований к УУЗК получена зависимость минимально обнаруживаемой концентрации загрязнителя в воздухе т, (г/м3) от относительной погрешности измерения скорости ультразвука (при температуре Т°К)

где М0и М,- молекулярные массы сухого атмосферного воздуха и загрязнителя.

С учетом формулы (1) в работе сформулированы требования к точности измерения скорости ультразвука в зависимости от параметров определяемого газа (ПДК - предельно (максимально) допустимой концентрации и М,). Полученная зависимость (рисунок 1) позволяет обосновать аппаратурное значение 8 для любого из перечисленных компонентов газовой среды и минимально обнаруживаемые концентрации загрязнителя.

Будем рассматривать атмосферный воздух при отсутствии загрязнителей как устойчивую систему, содержащую один газовый компонент, а при наличии примесей - некоторую псевдобинарную газовую смесь. Тогда возможные загрязнители (аммиак, углекислый газ и т.д.) представим как множество Ъ, каждый элемент которого ставится в соответствие с некоторым физически реализуемым критерием К, характерным для всех газообразных веществ. Тогда выражение

обозначает принадлежность загрязнителей или их группы X, обладающих критерием К, всему множеству X. В соответствии с методом экспертных оценок теории систем произведено упорядочивание распределения загрязнителей. С

ш, = (2<Шо(0,013Г2 -1274 3600)) х х(2 5М, -23М0 +М1 +М0)'1

(О

(2)

этой целью предельно допустимые концентрации рабочей зоны (ПДКрз) загрязнителей использованы в качестве критерия идентификации наряду с К.

0.04

го 0.03

0.02

* 0.01

-0.01

-0.02

5 -о.оз

-0.04

Относительная погрешность измерения скорости ультразвука^

Рис. 1. Зависимость минимально обнаруживаемой концентрации вредных веществ в воздухе ты (г/м3) от относительной погрешности измерения скорости звука 5 (при температуре 283 °К)

Это позволило поставить компоненты загрязнителей в соответствие множеству X, упорядоченному по критериям К и ПДКрз, то есть множеству 7.'

х{КМдк)е2'е2, (3)

где Пдк - ПДКрз.

Выражение (3) эквивалентно интегральной идентификации компонентов газообразных сред, осуществляемой на основе физического (К) и нефизического (ПДКрз) критериев и упорядоченного по этим критериям множества Ъ'.

В качестве критерия К принята молекулярная масса Мсм псевдобинарной смеси воздуха и вредных газов. Примем, что молекулярная масса сухого атмосферного воздуха равна М0, а максимальное отклонение от номинального значения (вследствие естественных флуктуаций концентраций компонентов сухого атмосферного воздуха) равно ДМ0. Тогда можно получить оценку АМ0 / М0 на уровне 1x10"7 с вероятностью 97 %. Поэтому следует ожидать, что с такой же относительной погрешностью может быть определена концентрация загрязнителя воздушной среды по измерению М си .

Для обеспечения селективности ультразвукового анализа газообразных сред по скорости ультразвука в диссертации предложен следующий алгоритм.

Предварительно все множество возможных загрязнителей располагают в одномерный ряд по возрастанию степени влияния каждого на изменение молекулярной массы анализируемой смеси при условии достижения ими некоторого

характерного для каждого из них порогового значения концентрации (например, ПДКрз).

Одновременно устанавливают однозначное соответствие между элементами ряда и изменением молекулярной массы газовой смеси (воздуха).

По измеренной величине молекулярной массы и по элементам ряда определяются группы загрязнителей и их концентрации.

Для составления соответствия между значениями молекулярной массы смеси воздуха, ПДКрз вредных газов и наименованиями групп вредных веществ, для которых возможно превышение ПДКрз или некоторого порогового уровня концентрации, получено соотношение

Мсм =М0 + 224 -1СГ7 • Пдк. (М, - М0у М~\ (4)

где Мо=28,996 (молекулярная масса сухого атмосферного воздуха), М - молекулярная масса загрязнителя, Пдк - ПДКрз.

На рисунке 2 приведена зависимость, реализующая формулу (4), с помощью которой можно определить значения Ма, по известным М, и ПДКрз для любого газового загрязнителя.

ПДКрз

Рис. 2. Зависимость молекулярной массы Мсм воздушной смеси от ПДКрз (мг/м3) и от молекулярной массы М, загрязнителя

Анализ таблицы 1 позволяет установить предельные возможности контроля группы загрязнителей в воздухе по скорости ультразвука при принятых значениях 8.

Установлено, что наиболее высокие требования к относительной погрешности измерения скорости ультразвука 5 возникают при контроле сероводорода (минимально обнаруживаемая концентрация этого газа 0,007 г/*1 (/> = о,з) при ПДКрз, равной 0,02 г/У). При этом контроль окисей углерода и азота становится проблематичным, т.к. минимально обнаруживаемые концентрации этих газов (0,038 г/.и3 и 0,034 г/л,') больше соответствующих ПДКрз (0,02 г/У и 0,03 г/*').

Таблица 1

Расчетные значения минимально обнаруживаемых концентраций вредных

газов

Вредный газ М1. о.м.м п * "дк г/м1 о.м.м т, при а = ысг5 т, при 8 = 1x10"6 т, при <5 = Ы0"7

г / м г/м3 г/м1

Аммиак 17,032 0,02 28,99568 0,06 Р = 0 0,006 /> = 0,7 0,003 Р = 0,85

Углекислый газ 44,00995 4,94 29,03375 0,05 Р = 0,99 0,005 Р = 0,99 0,0024 Р = 0,99

Сероводород 34,082 0,01 28,99603 0,14 Р = 0 0,014 Р = 0 0,007 Р = 0,3

Окись углерода 28,01 0,02 28,99598 0,76 Р = 0 0,076 Р = 0 0,038 Р = 0

Окись азота 30,008 0,03 28,99602 0,7 Р = 0 0,07 Р = 0 0,034 Р = 0

Примечание: т, - минимально обнаруживаемая концентрация загрязнителя при заданных значениях 8 и р; М, - молекулярная масса загрязнителя; Мы -молекулярная масса воздушной смеси; 8- относительная погрешность измерения скорости ультразвука; р - вероятность обнаружения загрязнителя; л* - ПДКрз - предельно допустимая концентрация в рабочей зоне; * - или максимальное содержание

Вероятность р обнаружения загрязнителя на фоне сухого атмосферного воздуха в принятых границах ПДКрз или максимального содержания загрязнителя в воздухе определена исходя из того, что

Р = \-\т,\-П-д1 (5)

при том, что при выполнении условия \т\>Пш соответствующие значения Р = 0.

При этом 8 = 5 х 10"7 характеризует максимальную погрешность при измерении аммиака, углекислого газа и сероводорода в воздухе по скорости ультразвука при вероятности, соответственно, 0,85, 0,99, 0,3.

Анализ требований к преобразователям акустической информации в части повышения точности и чувствительности показал, что при частотно-импульсных измерениях скорости ультразвука в газовых средах наиболее целесообразно использовать известный (Земельман И.А.) метод автоматической коррекции погрешностей измерительного устройства (ИУ) по способу вспомогательных измерений с системой автоматического введения поправок. При этом предполагается, что погрешность от случайных собственных изменений параметров статической функции преобразования ИУ может быть уменьшена с помощью соответствующей модернизации частотно-импульсного метода измерения скорости ультразвука

В диссертации дана оценка погрешности метода вспомогательных измерений с учетом температурного фактора, как наиболее возмущающего. В качестве входной величины примем отклонение средней молекулярной массы воздуха AM , а выходной величины - частоту автоциркуляции синхроимпульсов с учетом возможности ее линеаризации.

Примем, что частота автоциркуляции кратна величине средней молекулярной массы воздуха и номинальный коэффициент преобразования линеен. Вместе с тем влияние температуры вносит значительную погрешность при измерении. Поэтому отклонение температуры от номинального значения на 10° С можно интерпретировать как изменение статической функции преобразования на 1,65 %. В этом случае относительное квадратичное отклонение функции будет равно 0,005 %.

Примем погрешность измерения температуры, равной 1(Г , а температурный диапазон - 10°С ± 30®С. Тогда максимальное отклонение температуры -

"зшах =60 С. в результате вычислений (по методике Земельмана И.А.) получим максимальную статическую погрешность преобразования вида

Ак ст =0,3-1(Г7+0,3-1(Г5% •AM. (6)

При отсутствии коррекции приведенная к входу погрешность преобразования определится в виде

А = 0,015 + 1,5% -ДМ. (7)

В диссертации дана оценка динамической погрешности метода вспомогательных измерений при коррекции температурных возмущений. Продолжительность вычисления поправки в счетном устройстве газоанализатора принята равной 100 с. При этом динамическая погрешность коррекции

AKd(t) = 0,4 • Ю-7 +0,4 • 10~5%-AM, (8)

Полная погрешность коррекции от температуры

А, =\,J0+\,(0=0,7-10-7+0,7-10-5%-ДМ. (9)

Таким образом, УУЗК, построенное по принципу вспомогательных измерений, обладает инвариантностью по отношению к температурным возмущениям, достаточной для обнаружения вредных веществ в воздухе животноводческих помещений.

В таблице 2 приведены требования к УУЗК воздушной среды в животноводческих помещениях.

Таблица 2

Требования к УУЗК воздушной среды в животноводческих помещениях

Функциональные Автоматический режим работы

Селективность определения загрязнителей в рабочей зоне

Загрязнители: аммиак, углекислый газ, сероводород

Способ отбора пробы - принудительный

Возможность контроля вредных газов в 9 точках

Метрологические Диапазон изменения значений контролируемого параметра - относительной молекулярной массы воздушной среды (о.м.м.): от значения, соответствующего 2ПДКрз аммиака, до ПДКрз углекислого газа (для производственных помещений)

Погрешность измерения параметра (о.м.м.) до значения, эквивалентного присутствию ±0,4ПДКрз сероводорода

Минимальная вероятность обнаружения наименее значимого (по влиянию на о.м.м) загрязнителя (сероводорода): Р = 0,3

Номинальное время установления показаний: 100 с

Конструкционные Индикатор наличия вредных веществ

Блок формирования сигнала для автоматического включения приточно-вытяжной вентиляции

Тип газоанализатора: стационарный

Выносной датчик на кабеле длиной: 100 м

Масса прибора не более: 3 кг

Габаритные размеры прибора: не более: 360x360x155 мм

Электротехнические Потребляемая прибором мощность не более: 15 Вт

Напряжение питания: 220±22 В, 50±1 Гц

Нагрузочная способность реле, управляющего включением (отключением) приточно-вытяжной вентиляции: 7А при 220В

Эксплуатационные Температура воздуха: от - 20 до + 40 "С

Относительная влажность (без конденсации влаги) от 10 до 95 %

Атмосферное давление: от 84 до 106 кПа

Режим работы: круглосуточный

Реализация изложенного метода по измеренным значениям Мсл, в комплексе газовых загрязнителей производственной среды дает возможность автоматически управлять приточно-вытяжной вентиляцией. Это позволяет значительно минимизировать капитальные и эксплуатационные расходы на проведение мониторинга воздушной среды в животноводческих помещениях, снизить содержание вредных газов ниже ПДКрз, тем самым обеспечить нормальные санитарно-гигиенические условия содержания животных.

В третьем разделе представлены результаты имитационного моделирования и разработки УУЗК.

Цель моделирования - построение амплитудно- и фазочастотных характеристик пьезоэлектрических преобразователей, формирование структуры УУЗК,

оценка линейности и диапазона его показаний при изменении концентрации газов, оценка уровня инвариантности работы устройства от воздействия возмущающих факторов.

Основным блоком ультразвукового прибора является пьезопреобразователь. Известные аналитические методы расчета преобразователей базируются на нелинейных электромеханических аналогиях, для которых отсутствует математическая постановка и решение задачи, например, при отыскании обратного преобразования Лапласа.

Это осложняет использование акустических методов контроля газовых примесей и создание эффективной системы мониторинга и управления микроклиматом. При моделировании системы ультразвукового контроля в диссертации использованы работы В.И. Домаркаса и Р.-И.С. Кажиса по анализу и синтезу передаточных функций пьезоэлектрических преобразователей.

Рассмотрим общий случай расчета механически демпфированного излучателя с произвольным числом переходных слоев и электрической цепью включения генератора. В этом случае передаточная функция излучателя системы «преобразователь - электрическая цепь» Г- типа может быть представлена в виде

Ки(х) = КиохФм(х)е**\ (10)

где Кио . максимальный коэффициент передачи механически демпфированного пьезоизлучателя без переходного слоя, питаемого от генератора напряжения;

Фи (х) - амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) пьезоизлучателя, нормированная относительно максимального значения коэффициента передачи пьезоэлектрической пластинки;

- фазочастотная характеристика (ФЧХ) пьезопреобразователя;

х - относительная частота.

В свою очередь,

Фх(х) = Хи(х)Х~]ио, (11)

где К и о - максимальный коэффициент передачи механически недемпфированного пьезоизлучателя без переходного слоя, питаемого от генератора напряжения.

Функцию ФяМ можно интерпретировать как кратность коэффициента

передачи исследуемого преобразователя к величине К-ио на каждой относительной частоте.*.

Поскольку коэффициент ^яо является действительной величиной, а зависимость частоты х (в интервале 0 - 2) во времени линейная, то проведенное

13

нормирование не меняет функцию Фи \х), являющуюся фазочастотной характеристикой (ФЧХ) преобразователя. На рисунках 3 и 4 приведены разработанные модели для получения амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик пьезоизлучателя, нормированных относительно х.

Scope2

Блоку MATLAB Fen соответствует m-файл. Блоки Time Scopel и Time Scope2 -

осциллографы

Рис. 3. Модель для получения амплитудно-частотной характеристики пьезоизлучателя

Блоку МАТЬ А В Реп соответствует ш-файл Рис. 4. Модель для получения фазочастотной характеристики пьезоизлучателя

Имитационная модель У УЗК. На стадии разработки УЗИК проведено моделирование блока получения информации о молекулярной массе воздушной среды (рисунок 5), а в таблице 3 - расчетные значения параметров модели, что

позволяет оценить отклонение показаний прибора при одновременном изменении временной задержки в эталонном и измерительном канале, то есть определить уровень инвариантности работы устройства.

Рис. 5. Модель устройства для косвенного измерения скорости ультразвука (по рисунку 6)

Таблица 3

Зависимость показаний прибора (у) от одновременного изменения временной задержки в .эталонном и измерительном канале (х в процентах от начального

т,% 100 120 140 160

У 2056 2063 2068 2049

На основании проведенного моделирования разработано УУЗК, структурно-функциональная схема которого приведена на рисунке 6.

\ (Згодушнып поток ОТ

-I I_П___1 1__

•л г—ит с:

юйулитмля расхода

JI--II____J1_

12

у[7~

ПНИ

13

X

16

14

18

ИТ

• — —з^ ^---~ — ~ ~ -

_г—г----,-^'---------

•■-я : : к--1 :

_____--¿аз:___^сз

22 I

""-т. о------------'

Рис. 6. Блок-схема устройства, реализующего способ регулирования газового

состава воздушной среды: Контролируемый канал автоциркуляции электроакустических импульсов: синхронизируемый генератор -1, формирователь контрольного интервала - 2, излучатель - 3, контролируемая среда - 4, приемник - 5, усилительно-формирующий блок - 6; эталонный канал: излучатель -7, эталонная среда - 8, приемник - 9, усилительно-формирующий блок -10 формирователь эталонного интервала- И; генератор стабильных колебаний -12, каскад совпадений -13, делитель частоты -14, второй каскад совпадений -15, счетчик импульсов -16, дешифратор -17, триггер -18, двухвходовая схема «И» -19, дополнительная двухвходовая схема «И» - 20, дополнительный триггер - 21, п- входовая схема

«ИЛИ» - 22

Устройство, состоящее из блока получения информации о молекулярной массе воздушной среды и индикатора наличия вредных веществ, работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает электрические импульсы, которые после преобразования их в акустические проходят контролируемый канал и далее, преобразовываясь в электрические, поступают на вход генератора 1, вызывая повторный цикл автоциркуляции электроакустических импульсов. Эти же импульсы поступают на входы формирователя 2 и далее на каскады 13, управляя прохождением высокочастотных импульсов с периодом Т0 с выхода генератора 12 на вход делителя 14, имеющего коэффициент деления Кд. Результат измерений представляется в виде =КдСкС^\ где Ск и Сэ - скорость ультразвука соответственно в контролируемом и эталонном каналах, обеспечивая тем самым инвариантность показаний устройства с учетом температурного воздействия.

В устройстве предусмотрена компенсация влияния влажности на надежность его функционирования. Установлено, что минимальная постоянная времени изменения влажности атмосферного воздуха равна т,= 4000 с. Постоянная времени тэ воздухообмена эталонного канала выбрана равной 800 с, из условия качественной пятикратной продувки датчика. Контролируемый и эталонный каналы сообщаются с внешней средой и заполняются газом с определенным значением относительной влажности <р воздуха. Изменение частоты автоциркуляции в каналах при разных значениях <р описываются кривыми, близкими по характеру к мультипликативным воздействиям, которые компенсируются и не оказывают влияния на результат измерений.

При возникновении флуктуационных явлений наблюдается неоднозначность показаний приборов контроля (погрешность дискретности). С целью ее преодоления в диссертации рассмотрен метод, суть которого состоит в том, что в момент времени, когда общее число импульсов, заполняющих контрольные интервалы, достигает фиксированного значения, прекращается заполнение импульсами эталонных интервалов. При этом исключаются «-младшие разряды индикатора, определяемые соотношением:

где п - порядок числа; т - мантисса числа; /„ - время счета; С - скорость звука в среде; / - расстояние между пьезопреобразователями в контролируемом канале.

Отмеченное позволяет повысить точность измерений скорости ультразвука (соответственно - молекулярной массы).

В течение интервала счета электрические импульсы, появляющиеся на разрядах счетчика 16, поступают на входы дешифратора 17, который предварительно настроен на селекцию числа, соответствующего максимальному изменению предельно допустимой концентрации вредного газа. Таким образом, появление импульсов на выходе дешифратора возможно только в случае дости-

(12)

жения или превышения заданного значения концентрации (ПДКрз) аммиака. На выходе триггера 21 формируется сигнал С1 о превышении одним из контролируемых компонентов газовой среды (например, аммиаком) ПДКрз, на выходе блока 22 формируется сигнал Э для регулирования параметров микроклимата в животноводческом помещении.

Сигнализация о предельно допустимых концентрациях загрязнителей осуществляется с помощью разработанного электронного коммутатора измерительных каналов, входящего в состав УУЗК. Принцип его действия основан на использовании аналоговых устройств с цифровым управлением для коммутации измерительных каналов пьезоэлектрических преобразователей.

В четвертом разделе приведены результаты экспериментальных исследований и комплексная оценка эффективности мониторинга газового состава в животноводческих помещениях.

Программой исследования предусматривалось:

- проверка принятых теоретических предпосылок;

- определение диапазона и погрешности измерения молекулярной массы воздуха, а также уровня инвариантности при возмущающих воздействиях, влияющих на эффективность работы прибора;

- производственная проверка системы ультразвукового селективного автоматического мониторинга газовой среды.

При испытаниях разработанного индикатора наличия вредных газов в животноводческих помещениях определялись:

- Х„,т и Хтах - нижнее и верхнее значения относительной молекулярной массы воздушной среды, о.м.м.;

- погрешность измерения относительной молекулярной массы воздушной среды при наличии концентрации аммиака, углекислого газа и сероводорода на уровне ПДКрз, о.м.м.,

- Р - доверительная вероятность измерения относительной молекулярной массы воздушной среды;

- зависимость индекса молекулярной массы воздуха от времени при действии системы коррекции.

Принятые допущения: полученные данные при измерении молекулярной массы газов не подвергались дополнительной проверке по эталонным кривым, поскольку скорость ультразвука достаточно точно определяется расчетным путем.

При экспериментах использовалась следующая аппаратура: ДГСУ - динамическая газосмесительная установка, ротаметр РКС-1-0.25 (расход смеси 100±25 мл/мин), ПГС №1 - поверочные газовые, смеси из баллонов под давлением, редуктор, вентиль точной регулировки, приспособления для поверки, термометр лабораторный 0-50 °С, комбинированный прибор Ц4317, психрометр ПВ1Б, секундомер СМ-60, побудитель расхода ПЗ.

С учетом технологических требований к скорости изменения контролируемого параметра и диапазону его изменения с учетом быстродействия самого

прибора и инерционности газосмесительной установки определялся оптимальный объем выборки.

Анализ результатов измерений:

- производился в пакетах Matlab с линеаризацией (с нормированием отклонения от линейной аппроксимации);

- для проверки на непротиворечие распределения генеральной совокупности значений нормальному закону с неопределенными параметрами применялся тест Лиллиефорса средствами Statistics Toolbox 5.0 среды Matlab;

- построение значений линейной модели и ее 87% доверительных интервалов осуществлялось функцией plot.

В результате испытаний индикатора наличия вредных веществ получена зависимость индекса молекулярной массы (при наличии аммиака на уровне ПДКрз) от времени (рисунок 7).

28,99572 р-^^^-..--..-^-.^-----f----------]■--'.......?--,----.....t.........-)

2 I Г----:-----------S-.............г------+ data 7 -

3" 28,99571 ---у| =~-1;4Г4гё"-008^х" + :28:99Б""""!..........."I""""1"----------(near "

| 28,99570 ...........; —........\..........-;........................... .............data 8 .

i :;,::: ----------data э

5 28,99569 -----......---f...........!•- — <.>- — -;......-о---:...........data 10 -

| 28,99568* — - j-'-----1---i—!—(^¡ИГ^И-^НД!;!

in ! i . i i i i

jj 28,99567 -----..............j-................-i-----------\...........;.........-

^ 28,99566 ...........;..................;...........-;........^--j...........;-----------

J 28,99565 —rjn.~„.,.„tr-----------------„.1...............----------

50 1 00 150 200 250 300 350

Время, мин x io 6 residuals

2 ■ 1 -

0 I ----- _ _ ---------— 1

-1 --2 ■

_3I-1-1-.-1-1-1-1-

50 1 00 150 200 250 300 350

Рис. 7. Построение значений линейной модели и их 87% доверительных интервалов для индекса молекулярной массы воздуха (по аммиаку на уровне ПДКрз) от времени в диапазоне температур от -20 до +40 градусов Цельсия при действии системы коррекции в воздухе (ниже приведено нормированное отклонение графика от линейной аппроксимации)

-----у ="-""1."4Г4: :ё"-008*х + _ + data 7 '

28:996"""" linear data 8 . data 9

data 1 и -data 11

50 1 00 150 200 250 300 350

Аналогичные зависимости получены и для индекса молекулярной массы при наличии углекислого газа и сероводорода на уровне ПДКрз.

В результате испытаний УУЗК установлено:

1. Диапазон измерения значений относительной молекулярной массы воздушной среды - Хтш = 28,9954 о.м.м. и Хтах =29,22525 о.м.м.

2. Погрешность измерения относительной молекулярной массы воздушной среды составила ±2,5* 10"7 о.м.м. при доверительной вероятности Р, равной 87 % (по аммиаку), ±1,5* 10'6 о.м.м. при доверительной вероятности Р, равной 87 % (по углекислому газу), ±1,7* 10"7 о.м.м. при доверительной вероятности Р, равной 87 % (по сероводороду).

Полученные результаты исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. Разработанное УУЗК соответствует предъявленным техническим требованиям и способно осуществлять селективный контроль и индикацию наличия вредных газовых примесей (аммиака, углекислого газа, сероводорода).

2. Автоматический мониторинг вредных газовых примесей и система при-точно-вытяжной вентиляции дают возможность понизить концентрацию этих примесей до значений, соответствующих санитарно-гигиеническим условиям содержания животных в помещениях.

В диссертации проведен расчет ожидаемого экономического эффекта от использования одного УУЗК применительно к животноводческому помещению на 100 голов КРС, который составил 72000 рублей в год.

Разработаны методические рекомендации «Система ультразвукового контроля газового состава воздушной среды животноводческих помещений», одобренные Главным управлением сельского хозяйства Алтайского края и принятые для практического использования.

Основные выводы и результаты

1. Состояние воздушной среды в животноводческих помещениях не соответствует санитарно-гигиеническим нормам, что не обеспечивает безопасные условия содержания животных и труда персонала. Общим недостатком известных технических решений в области мониторинга воздушной среды в сельскохозяйственных помещениях является сложность контроля многокомпонентного состава газовых примесей и, соответственно, невозможность эффективного управления микроклиматом.

2. Полученные математические модели позволили установить количественную зависимость между молекулярной массой воздушной среды и наличием отдельных ее загрязнителей. Установлена также связь между минимально обнаруживаемой концентрацией любого газа в воздухе и относительной погрешностью измерения скорости ультразвука.

3. На основе предложенной математической модели процесса распространения акустических колебаний в многокомпонентной газовой среде, имитаци-

онных моделей пьезопреобразователей и блока ультразвукового контроля обоснованы требования к системе автоматического регулирования концентрации вредных газовых примесей. Разработанное УУЗК позволяет по сравнению с аналогами-газоанализаторами повысить точность и помехозащищенность, надежность, быстродействие, обеспечить расширение диапазона измерений, компенсацию мультипликативных (температурных, влажностных, скоростных, флуктуационных) возмущающих воздействий при контроле концентрации аммиака, углекислого газа и сероводорода в помещениях.

4. Установлены метрологические характеристики индикатора наличия вредных веществ (аммиака, углекислого газа, сероводорода):

- диапазоны измерения значений относительной молекулярной массы воздушной среды составляют: Х„„„=28,9954 и Х„гаг=29,2252;

- погрешность измерения относительной молекулярной массы воздушной среды при доверительной вероятности Р, равной 87 %, составила: по аммиаку -±2,5х10"7, по углекислому газу - ±1,5 хЮ"7, по сероводороду-±1,7x10"7.

5. Технические характеристики УУЗК позволяют использовать его для индикации наличия вредных веществ, управлять приточно-вытяжной вентиляцией и понизить концентрацию загрязнителей на уровне, не превышающем ПДК рабочей зоны.

6. Годовой экономический эффект от внедрения ультразвукового устройства контроля газового состава в ЗАО «Лебяжье» Егорьевского района Алтайского края на животноводческой ферме крупного рогатого скота на 100 голов составил 72000 рублей.

7. Результаты исследований были использованы при разработке научно-методических и практических рекомендаций «Система ультразвукового контроля газового состава воздушной среды животноводческих помещений», одобренных Главным управлением сельского хозяйства Алтайского края и принятых для практического использования.

Список основных публикаций по теме диссертационной работы в изданиях по перечню ВАК

1. Недилько И. В. Обоснование требований к ультразвуковому контролю газового состава воздушной среды в животноводческих помещениях / Н. П. Воробьев, И. В. Недилько, О. К. Никольский // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - Красноярск, 2008. - Вып. 3. - С. 220 - 225.

2. Недилько И. В. Автоматизированная система контроля концентрации аммиака в воздухе животноводческих помещений / Н. П. Воробьев, И. В. Недилько // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - 5. - С. 36.

3. Недилько И. В. Ультразвуковой сигнализатор концентрации аммиака в воздухе животноводческих помещений и электронный коммутатор каналов / Н. П. Воробьев, И. В. Недилько // Ползуновский вестник. - Барнаул, 2009. - № 1-2. -С. 320 -327.

В других издания

4. Недилько И.В. Ультразвуковой метод контроля вредных веществ в воздухе рабочей зоны предприятий АПК / И.В. Недилько, Н.П. Воробьев // Серия Социальная безопасность населения юга Западной Сибири. Выпуск 12: Материалы V международной научно-практической конференции «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера — приоритетные направления обеспечения социальной безопасности населения юга Западной Сибири. Комплексная безопасность и антитеррористическая защищенность региона на примере Алтайского края» г. Барнаул, 7 декабря 2007 / Под общей редакцией Я.Н. Ишутина, М.Б. Редина. Барнаул: Азбука, 2007.-С. 237-238.

5. Недилько И.В. Проблемы и технические средства обеспечения безопасности при эксплуатации аммиачных холодильных установок / И.В. Недилько, Н.П. Воробьев // Серия Социальная безопасность населения юга Западной Сибири. Выпуск 12: Материалы V международной научно-практической конференции «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера - приоритетные направления обеспечения социальной безопасности населения юга Западной Сибири. Комплексная безопасность и антитеррористическая защищенность региона на примере Алтайского края» г. Барнаул, 7 декабря 2007 / Под общей редакцией Я.Н. Ишутина, М.Б. Редина. Барнаул: Азбука, 2007. - С. 236-237.

6. Недилько И.В. Индикатор наличия вредных веществ в воздухе животноводческих помещений / Н.П. Воробьев, И.В. Недилько // Возобновляемые источники энергии для устойчивого развития Байкальского региона: Материалы III международной научно-практической конференции (25-27 июня 2008 г.). -Улан-Удэ: Изд-во БГСХА им. В.Р. Филиппова, 2008. - С. 23-28.

7. Недилько И.В. Канал получения информации ультразвукового индикатора наличия вредных веществ в воздухе животноводческих помещений / Н.П. Воробьев, И.В. Недилько, Д.П. Величко // VI международная научно-практическая Интернет-конференция " Энерго- и ресурсосбережение - XXI век ", г. Орел, 01 февраля по 30 апреля 2008 г./ Секция 8. Энерго - и ресурсосбережение в агропромышленном комплексе. 4 с. [Электронный ресурс]. - Электрон, дан. - М., [2008]. - Режим доступа: http://www.ostu.ru/science/confs/2008/ers/papers.html. -Загл. с экрана.

8. Недилько И.В. Ультразвуковой контроль концентрации аммиака в животноводческих помещениях / O.K. Никольский, Н.П. Воробьев, И.В. Недилько // VI международная научно-практическая интернет-конференция " Энерго- и ресурсосбережение - XXI век ", г. Орел, 01 февраля по 30 апреля 2008 г./ Секция 8. Энерго - и ресурсосбережение в агропромышленном комплексе. 4 с. [Электронный ресурс]. - Электрон, дан. - М., [2008]. - Режим доступа: http://www.ostu.ru/science/confs/2008/ers/papers.htrnl. - Загл. с экрана.

9. Недилько И.В. Канал получения информации ультразвукового индикатора наличия вредных веществ в воздухе животноводческих помещений / И.В. Не-

дилько, Н.П. Воробьев // 5-я всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Наука и молодежь - 2008" (НиМ -■ 2008). Секция «Энергетика». Подсекция «Электрификация и теоретические основы электротехники». - 3 с. [Электронный ресурс]. - Электрон, дан. - М., [2008] - Режим доступа: http://edu.secna.ru/main/review. - Загл. с экрана.

10. Недилько И.В. Экспериментальные исследования индикатора наличия вредных веществ в воздухе животноводческих помещений / И.В. Недилько, Н.П. Воробьев // 5-я всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Наука и молодежь - 2008" (НиМ - 2008). Секция «Энергетика». Подсекция «Электрификация и теоретические основы электротехники». - 3 с. [Электронный ресурс]. - Электрон, дан. - М., [2008] - Режим доступа: http://edu.secna.ru/main/review. - Загл. с экрана.

11. Недилько И.В. Индикатор наличия вредных веществ в воздухе животноводческих помещений / И.В. Недилько, Н.П. Воробьев // 5-я всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Наука и молодежь - 2008" (НиМ - 2008). Секция «Энергетика». Подсекция «Электрификация и теоретические основы электротехники». - 3 с. [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - М., [2008] - Режим доступа: http://edu.secna.ru/main/review. - Загл. с экрана.

12. Недилько И.В. Ультразвуковой контроль концентрации аммиака в животноводческих помещениях / И.В. Недилько, Н.П. Воробьев, O.K. Никольский // 5-я всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Наука и молодежь - 2008" (НиМ - 2008). Секция «Энергетика». Подсекция «Электрификация и теоретические основы электротехники». - 3 с. [Электронный ресурс]. - Электрон, дан. - М., [2008] - Режим доступа: http://edu.secna.ru/main/review. - Загл. с экрана.

13. Недилько И.В. Автоматизированная система контроля концентрации аммиака в воздухе животноводческих помещений / A.B. Шуклин, И.В. Недилько, Н.П. Воробьев // 5-я всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Наука и молодежь - 2008" (НиМ - 2008). Секция «Энергетика». Подсекция «Электрификация и теоретические основы электротехники». - 3 с. [Электронный ресурс]. - Электрон, дан. - М., [2008] -Режим доступа: http://edu.secna.ru/main/review. - Загл. с экрана.

14. Недилько И.В. Пути повышения точности измерительных устройств при контроле газового состава воздушной среды в теплицах, животноводческих и птицеводческих помещениях / Н.П. Воробьев, Р.Н. Воробьев, И.В. Недилько // Материалы международной научно-практической конференции «Электроэнергетика в сельском хозяйстве» 26-30 июня 2009 г. - Новосибирск, 2009. - 8 с.

15. Недилько И.В. Оценка метода вспомогательных измерений при контроле газового состава воздушной среды в теплицах, животноводческих и птицеводческих помещениях / Р.Н. Воробьев, И.В. Недилько, Н.П. Воробьев // 6-я всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Наука и молодежь - 2009" (НиМ - 2009). Секция «Энергетика». Под-

секция «Электрификация и теоретические основы электротехники». - 3 с. [Электронный ресурс]. - Электрон, дан. - М., [2009] - Режим доступа: http://edu.secna.ru/main/review. - Загл. с экрана.

Подписано к печати 12.05.11. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,44. Тираж 100 экз. Заказ 11-385. Per. № 73.

Отпечатано в РИО Рубцовского индустриального института 658207, Рубцовск, ул. Тракторная, 2/6.

Введение.

1 Анализ методов и 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 устройству 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 псевдоселективности.

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 55 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.

Актуальность темы

В воздушной среде животноводческих помещений, предназначенных для выращивания и содержания крупного рогатого скота (КРС) и свиней, обычно присутствуют загрязнители (аммиак, углекислый газ, сероводород, окись углерода, окись азота и др.), которые оказывают вредное патологическое воздействие, что приводит к болезням и снижению продуктивности животных.

Аммиак в производственных помещениях для людей и животных является наиболее токсичным газом. Повышенное его содержание вызывает одышку, воспаление легких, поражение глаз, судороги, обморочное состояние, паралич дыхательного центра и даже смерть. Предельно допустимые концентрации (ПДК) аммиака в воздухе для свиней и молодняка крупного рогатого скота допускаются от 10 до 15 мг/м в зависимости от возраста животных. В помещениях с плохо работающей вентиляцией и канализацией содержание аммиака превышает ПДК в десятки раз. Поэтому контроль аммиака и других загрязнителей в животноводческих помещениях является одной из основных задач по поддержанию оптимального микроклимата для крупного рогатого скота и свиней, а также по созданию комфортных и безопасных условий для обслуживающего персонала.

Применяемые в настоящее время средства контроля вредных газов (флуоресцентные, кулонометрические, кондуктометрические, термохимические, оптические, электрохимические, фотоионизационные) обладают нелинейной функцией преобразования, что ограничивает точность измерений, низкой временной стабильностью, снижающей воспроизводимость результатов, подвержены значительному влиянию внешних дестабилизирующих факторов (температуры, влажности, давления и др.), как правило, требуют отбора проб, обладают инерционностью при получении результатов измерений, сложны в эксплуатации. Помимо этого агрессивность среды способствует преждевременному выходу из строя чувствительных элементов используемых газоанализаторов.

Ультразвуковые приборы, в основном, лишены перечисленных недостатков. Они обладают высокими эксплуатационными характеристиками, возможностью дистанционного выноса датчиков и т.д.

Значительный вклад в теорию и практику ультразвуковых приборов газового контроля внесли Тамура К, George Dieter, Harris СЛ., Горбатов A.A., Рудашевский Г.Е., Новицкий П.В., Химунин A.C., Домаркас В.И., Кажис Р.-И.С., Морозов В.М., Воробьев Н.П. и другие.

Однако ограниченная селективность ультразвуковых приборов газового контроля не позволяет одновременно контролировать наличие вредных газовых примесей на уровне ПДК, тем самым осуществлять автоматический мониторинг параметров воздушной среды для управления микроклиматом животноводческих помещений. Представляется также важным обеспечение излучения и приема акустических импульсов без изменения их формы в условиях наличия защитных мембран, независимости измерений от возмущающих воздействий, высокой точности и помехоустойчивости измерений.

Возникшее противоречие между недостаточными санитарно-гигиеническими условиями содержания животных и современными требованиями к обеспечению экологической безопасности среды в помещениях устраняется с помощью создания системы ультразвукового селективного автоматического мониторинга.

Работа выполнена в соответствии с «Концепцией энергетического обеспечения сельскохозяйственного производства в условиях многоукладной экономики (РАСХН)» и «Концепцией автоматизации технологических процессов сельскохозяйственного производства на период до 2010 года».

Целью работы является улучшение условий содержания животных в производственных помещениях и условий труда персонала путем разработки и использования системы ультразвукового контроля газового состава воздушной среды, обеспечивающей снижение содержания вредных газов до уровня, не превышающего ПДК.

Идея работы состоит в совмещении функций селективного мониторинга вредных газовых примесей и автоматического снижения их концентраций, обеспечивающего экологическую безопасность.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Провести анализ современных средств контроля газовых загрязнений в животноводческих помещениях.

2. Обосновать требования к устройству ультразвукового селективного контроля газового состава среды в помещениях.

3. Провести анализ и синтез структуры ультразвукового прибора.

4. Разработать метод имитационного моделирования и проектирования системы автоматического мониторинга газовых примесей и их параметров в животноводческих помещениях.

5. Провести экспериментальное исследование опытного образца разработанного ультразвукового устройства и дать технико-экономическую оценку эффективности.

Объект исследования. Системы контроля газового состава воздушной среды в животноводческих помещениях.

Предмет исследования. Электроакустические процессы контроля газового состава воздушной среды и физические явления распространения в ней ультразвуковых колебаний.

Методы исследования. Методы линейной и нелинейной акустики, теория вероятностей и математическая статистика, анализ и синтез передаточных функций пьезоэлектрических преобразователей, имитационное моделирование, методы группового выбора и экспертных оценок теории систем, теории инвариантности и автоматического управления.

Научную новизну представляют:

- метод имитационного моделирования и проектирования пьезоэлектрических преобразователей и индикатора наличия вредных веществ в воздушной среде;

- аналитические зависимости концентрации вредных газов от молекулярной массы смеси воздуха.

Практическую ценность работы представляют:

- методика расчета ультразвукового устройства контроля газового состава. ультразвуковая аппаратура, позволяющая обеспечить автоматический селективный мониторинг вредных газовых примесей и улучшить состояние воздушной среды в животноводческих помещениях путем регулирования параметров микроклимата.

Реализация результатов работы:

Разработанный ультразвуковой прибор прошел производственные испытания и внедрен в ЗАО «Лебяжье» Егорьевского района Алтайского края на животноводческой ферме крупного рогатого скота. Методические рекомендации «Система ультразвукового контроля газового состава воздушной среды животноводческих помещений» одобрены Главным управлением сельского хозяйства Алтайского края и приняты для практического использования.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены на 5-й и 6-й всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Наука и молодежь" (НиМ - 2009), (НиМ - 2009); V международной научно-практической конференции «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера - приоритетные направления обеспечения социальной безопасности населения юга Западной Сибири. Комплексная безопасность и антитеррористическая защищенность региона на примере Алтайского края» г. Барнаул, 7 декабря 2007; III международной научно-практической конференции (25-27 июня 2008 г.)-Улан-Удэ; VI международной научно-практической Интернет-конференции " Энерго- и ресурсосбережение - XXI век г. Орел, 01 февраля по 30 апреля 2008 г. и международной научно-практической конференции «Электроэнергетика в сельском хозяйстве» 26-30 июня 2009 г. - Новосибирск, 2009.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Метод автоматического ультразвукового селективного контроля вредных веществ в воздухе животноводческих помещений.

2. Результаты имитационного моделирования электроакустических процессов контроля газового состава и физических явлений распространения ультразвуковых колебаний в воздушной среде.

3. Требования к устройству ультразвукового контроля газового состава воздушной среды на объектах.

4. Метод расчета и проектирования системы селективного автоматического мониторинга газового состава воздушной среды.

Публикации. По материалам диссертационных исследований опубликовано 15 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях по перечню ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографического списка и приложения. Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 48 рисунков, 18 таблиц, 4 приложения. Список литературы включает 129 наименований.

Основные выводы и результаты исследований

1. Состояние воздушной среды в животноводческих помещениях не соответствует санитарно-гигиеническим нормам, что не обеспечивает безопасные условия содержания животных и труда персонала. Общим недостатком известных технических решений в области мониторинга воздушной среды в сельскохозяйственных помещениях является сложность контроля многокомпонентного состава газовых примесей и, соответственно, невозможность эффективного управления микроклиматом.

2. Полученные математические модели позволили установить количественную зависимость между молекулярной массой воздушной среды и наличием отдельных ее загрязнителей. Установлена также связь между минимально обнаруживаемой концентрацией любого газа в воздухе и относительной погрешностью измерения скорости ультразвука.

3. На основе предложенной математической модели процесса распространения акустических колебаний в многокомпонентной газовой среде, имитационных моделей пьезопреобразователей и блока ультразвукового контроля обоснованы требования к системе автоматического регулирования концентрации вредных газовых примесей. Разработанное УУЗК позволяет по сравнению с аналогами-газоанализаторами повысить точность и помехозащищенность, надежность, быстродействие, обеспечить расширение диапазона измерений, компенсацию мультипликативных (температурных, влажностных, скоростных, флуктуационных) возмущающих воздействий при контроле концентрации аммиака, углекислого газа и сероводорода в помещениях.

4. Установлены метрологические характеристики индикатора наличия вредных веществ (аммиака, углекислого газа, сероводорода):

- диапазоны измерения значений относительной молекулярной массы воздушной среды составляют: X,„,„=28,9954 и Хтах=29,2252;

- погрешность измерения относительной молекулярной массы воздушной среды при доверительной вероятности Р, равной 87 %, составила: по аммиаку - ±2,5x10"7, по

7 1 углекислому газу-±1,5 х10", по сероводороду-±1,7x10" .

5. Технические характеристики УУЗК позволяют использовать его для индикации наличия вредных веществ, управлять приточно-вытяжной вентиляцией и понизить концентрацию загрязнителей на уровне, не превышающем ПДК рабочей зоны.

6. Годовой экономический эффект от внедрения ультразвукового устройства контроля газового состава в ЗАО «Лебяжье» Егорьевского района Алтайского края на животноводческой ферме крупного рогатого скота на 100 голов составил 72000 рублей.

7. Результаты исследований были использованы при разработке методических рекомендаций «Система ультразвукового контроля газового состава воздушной среды животноводческих помещений», одобренных Главным управлением сельского хозяйства Алтайского края и принятых для практического использования.

1. Справочник по промышленному производству свинины /Сост. Е.В. Коряжнов. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Россельхозиздат, 1985. - 271 с.

2. АНКАТ-7631М. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/4294.html. - Загл. с экрана.

3. КОЛИОН-1А-01С. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. -Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/3394.html. - Загл. с экрана.

4. КОЛИОН-1 В. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/3395.html. - Загл. с экрана.

5. КОЛИОН-1В-01С. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/3396.html. - Загл. с экрана.

6. КОЛИОН-Ш-ОЗ. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/3397.html. - Загл. с экрана.

7. КОЛИОН-1В-ОЗС. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/3398.html. - Загл. с экрана.

8. КОЛИОН-1В-04. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/3399.html. - Загл. с экрана.

9. КОЛИОН-1В-05. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/3400.html. - Загл. с экрана.

10. Многокомпонентный переносной газоанализатор МАГ-6П. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/2460.html. - Загл. с экрана.

11. Многокомпонентный стационарный газоанализатор МАГ-6С. Электронный ресурс. Электрон, дан. — М., [2011]. - Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/2453.html. - Загл. с экрана.

12. Многокомпонентный стационарный газоанализатор МАГ-6С-1. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/2451.html. - Загл. с экрана.

13. ОКА-92МТ. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/2980.html. - Загл. с экрана.

14. ОКА-92Т. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/2981.html. - Загл. с экрана.

15. ОКА-Т. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/2984.html. - Загл. с экрана.

16. ПГА 1-96. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/2534.html. - Загл. с экрана.

17. Хоббит-Т. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/3117.html. - Загл. с экрана.

18. Хоббит-Т-МНЗ с цифровой индикацией показаний. Электронный ресурс. -Электрон, дан. М., [2011]. - Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/3135.html. - Загл. с экрана.

19. Хоббит-Т-МНЗ. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://www.eksis.ru/katalog-produktsii/3134.html. - Загл. с экрана.

20. Франко Р.Т. Газоаналитические приборы и системы/ Р.Т. Франко, Б.Г. Кадук, A.A. Кравченко-М.: Машиностроение, 1983.- 128 с.

21. Контрольно-измерительные приборы в сельском хозяйстве: справочник / Иванов А.И. и др. М.: Колос, 1984. - 352 с.

22. Скрыпник H.H. Справочник по приборам и средствам автоматизации для контроля качества сельскохозяйственной продукции / H.H. Скрыпник, В.А. Коваль. — К.: Урожай, 1988. 128 с.

23. Носов В. А. Проектирование ультразвуковой измерительной аппаратуры. М.: Машиностроение, 1972.-288 с,

24. Бабиков О.И. Ультразвуковые анализаторы / Тр. Всесоюзн. ин-та токов высокой частоты. Л.: Изд-во ВНИИ ТВЧ, 1965. - 16 с.

25. Тамура К. Ультразвуковые анализаторы: пер. с японского языка статьи из журнала «Хайкан», 1972, т. 7, № 1, с. 38-43. М.: Всесоюзный центр переводов научнотехнической литературы и документации. Перевод № Ц-66097. Переводчик JI.E. Решин, 1976.-20 с.

26. Ультразвук: маленькая энциклопедия / ред. И.П. Голямина. — М.: Сов. Энциклопедия, 1979. 400 с.

27. Хорбенко И.Г. В мире неслышимых звуков. — М.: Машиностроение, 1971. — 248с.

28. Краусп В.Р. Комплексная автоматизация в промышленном животноводстве. -М.: Машиностроение, 1980. 214 с.

29. Воробьев Н.П. Ультразвуковой контроль параметров технологических процессов в сельском хозяйстве: монография / Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. -Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2003. — 246 с.

30. Химунин А.С. Исследование погрешности измерения, присущей схемам типа «sig-around» // Техника и методика ультразвуковых измерений. Л.: ЛДНТИ, 1967. - С. 510.

31. Harris C.I. Benefis of pulse-rate techniques in instrumentation // Contr and instrum. -1973. 5, № 4. - P. 56-57. - англ.

32. George Dieter. Akustische Gasanalise durch Messung der Schalldispersion. //Arch. Techn. Mess., 1971, № 421, s. 19-22.

33. George Dieter. Akustische Gasanalise durch Messung der Schalldispersion. //Arch. Techn. Mess., 1971, № 422, s. 41-46.

34. Горбатов А.А. Акустические методы измерения расстояний и управления/ А.А. Горбатов, Г.Е. Рудашевский. М.: Энергия, 1981. - 208 с.

35. Воробьев Н.П. Способы и средства обеспечения инвариантности измерений в приборах ультразвукового контроля // Актуальные проблемы энергетики и электрификации: тр. кафедры электрификации народного хозяйства АлтГТУ. Вып. 2. -Барнаул, 1993. С. 193-202.

36. Новицкий П.В. Цифровые приборы с частотными датчиками / П.В. Новицкий,

37. В.Г. Кнорринг, B.C. Гутников. JL: Энергия, 1970. - 424 с.

38. A.c. 894551 СССР МКИ3 G 01 N 29/00. Способ определения скорости ультразвука / Воробьев Н.П.; заявитель и патентообладатель Алт. политехи, ин-т. № 2788778/18-28; заявл. 02.07.79; опубл. 30.12.81, Бюл. № 48. -4 е.: ил.

39. Новицкий П.В. Основы информационной теории измерительных устройств. — Л.: Энергия, 1968.-248 с.

40. Голосов И.М. Гигиена содержания свиней на- фермах- и комплексах / И.М. Голосов, А.Ф. Кузнецов, P.C. Гольдинштейн. Л.: Колос, Ленингр. Отд-ние, 1982. - 216 с.

41. Девяткин А.И. Промышленное производство говядины / А.И. Девяткин, Е.И. Ткаченко М.: Россельхозиздат, 1985. - 317 с.

42. Зоогигиенические требования к помещениям для телят. Электронный ресурс. Электрон. дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://www.dissercat.com/content/zoogigienicheskoe-obosnovanie-stoiIovo-lagernogo-vyrashchivaniya-molochnykh-telyat. - Загл. с экрана.

43. Химический состав воздуха: влияние на здоровье и продуктивность животных. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://agrodc.com/index.php?option=comcontent&task=:view&id=73&Itemid=37. - Загл. с экрана.

44. Воздушный режим в животноводческих помещениях. Электронный ресурс. -Электрон, дан. М., [2011]. - Режим доступа: http://www.fermer.ru/sovet/obshchievoprosy/7447. Загл. с экрана.

45. Газовый состав воздуха. Электронный ресурс. — Электрон, дан. М., [2011]. — Режим доступа: http://animalz.ru/archives/511. - Загл. с экрана.

46. Измерительный комплекс параметров микроклимата животноводческих помещений. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2011]. - Режим доступа: http://www.vniimzh.ru/units/unit5.php. - Загл. с экрана.

47. Воздух птицеводческих и животноводческих помещений. Электронный ресурс. Электрон, дан. — М., [2011]. - Режим доступа: http://www.chus-ozero.ru/33/. -Загл. с экрана.

48. Гороновский И.Т. Краткий справочник по химии / И.Т. Гороновский, Ю.П. Назаренко, Е.Ф. Некряч. Киев: Наукова думка, 1974. - 230 с.

49. Ваня Я. Анализаторы газов и жидкостей / пер. с чешского М.М. Цегельского ред. О.С. Арутюнова. М.: Энергия, 1970. - 552 с.

50. Тхоржевский В.П. Автоматический анализ газов и жидкостей на химических предприятиях. М.: Химия, 1976. - 348 с.

51. Руководство по контролю вредных веществ в воздухе рабочей зоны: справочное издание/ С.И. Муравьева, М.И. Буковский, Е.К. Прохорова и др. М.: Химия, 1991. - 368 с.

52. Березин JI.B. Теория и проектирование радиосистем: учебн. пособие для вузов / Л.В. Березин, В.А. Вейцель., ред. В.Н. Типугина. М.: Советское радио, 1977. - 448 с.

53. Воробьев Н.П. О задачах контроля воздушной среды и способе их оптимизации // Научно-организационные и прикладные вопросы охраны окружающей среды в Алтайском крае: тезисы докладов к конференции. Барнаул, 1980. - С. 156-158.

54. Таблицы физических величин: справочник / ред. акад. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. - 1008 с.

55. Новицкий П.В. Цифровые приборы с частотными датчиками / П.В. Новицкий, В.Г. Кнорринг, B.C. Гутников. Л.: Энергия, 1970. - 424 с.

56. Тхоржевский В.П. Автоматический анализ химического состава газа. М.: Химия, 1969. - 324 с.

57. Воробьев Н.П. Ультразвуковой контроль концентрации углекислого газа в теплицах / Н.П. Воробьев, Р.Н. Воробьев // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2007. - 3. - С. 7-8.

58. Земельман И.А. Автоматическая коррекция погрешностей измерительных устройств. М.: Изд. Стандартов, 1972. - 214 с.

59. Туз Ю.М. Структурные методы повышения точности АЦП переменного тока // Структурные методы повышения точности измерительных устройств и систем: тезисы докл. республ. научно-технич. конф. Киев, 1972. - 4 с.

60. Орнатский П.П. Развитие структур измерительных устройств / П.П. Орнатский, Ю.А. Скрипник, Ю.М. Туз // 2-я всесоюзн. НТК по метрологии и технике точных измерений. Тбилиси: тезисы докладов. - М.: ГК стандартов СССР, ВНИИМАШ, 1971. -Зс.

61. Орнатский П.П. Развитие структур измерительных устройств // П.П. Орнатский, Ю.А. Скрипник, Ю.М. Туз // Информационные измерительные системы: сборник. Киев, 1971.-124 с.

62. Кадук Б.Г. Некоторые вопросы прогнозирования радиоэлектронных измерительных схем аналитического приборостроения // Научн. тр. ВНИИАП. Вып. 3. -Киев, 1973. С. 107.

63. Боде Г. Теория цепей и проектирование усилителей с обратной связью. М.: ИИЛ, 1948. - 120 с.

64. Харкевич А.А. Теория электроакустических аппаратов. М.: Связьиздат, 1940.287 с.

65. Принцип инвариантности в измерительной технике / Петров Б.Н. и др. М.: Наука, 1976. - 296 с.

66. Алиев Т.М. Автоматическая коррекция погрешностей цифровых измерительных приборов / Т.М. Алиев, Л.Р. Зейдель М.: Энергия, 1975. - 169 с.

67. Новиков А.К. Корреляционные измерения в корабельной акустике. Л.: Судостроение, 1971. - 144 с.

68. Все имитационные модели представляют собой модели типа так называемого черного ящика. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2004]. - Режим доступа: http://www.az.ru/natlieb/commonchar.htm. - Загл. с экрана.

69. Имитационное моделирование. Электронный ресурс. Электрон, дан. - М., [2004]. - Режим доступа: http://study.utmn.rU/~ykaryakin/3curs/l.9.htm. - Загл. с экрана.

70. Методы электрических измерений: учеб. пособие для вузов / А.Г. Журавин и др., ред. Э.И. Цветкова. Л.: Энергоатомиздат, Л. О., 1990. - 288 с.

71. Дьяконов В.П. МаИаЬ 6: учебный курс СПб.: Питер, 2001. - 592 с.

72. Дьяконов В. МАТЬАВ. Анализ, идентификация и моделирование систем: специальный справочник/ В. Дьяконов, В. Круглов СПб.: Питер, 2002. — 448 с.

73. Дьяконов В. П. МаЙаЬ 6/6.1/6.5 + ЭтиИпк 4/5. Основы применения: полное руководство пользователя М.: СОЛОН-Пресс, 2002. - 768 с.

74. Дьяконов В. Математические пакеты расширения МаЙаЬ: специальный справочник / В. Дьяконов, В. Круглов. СПб.: Питер, 2001. - 480 с.

75. Домаркас В.И. Контрольно-измерительные пьезоэлектрические преобразователи / В.И. Домаркас, Р.-И.С. Кажис Вильнюс: Минтис, 1975. - 256 с.

76. Пат. 2060474 Российская Федерация, МПК7 О 01 Н 5/00. Способ определения скорости ультразвука / Воробьев Н.П., Воронцова Г.В.; заявитель и патентообладатель Алт. гос. техн. ун-т. № 93032530/28; заявл. 22.08.93; опубл. 20.05.96, Бюл. № 14, - 4 е.: ил.

77. Пат. 2104503 Российская Федерация, МПК7 в 01 Н 5/00. Способ определения скорости ультразвука / Воробьев Н.П., Дураков Е.И.; заявитель и патентообладатель Алт. гос. техн. ун-т. № 93032554/28; заявл. 22.06.93; опубл. 10.02.98, Бюл. №4.-6 е.: ил.

78. A.c. 1617303 СССР МКИ5 G 01 H 5/00. Устройство для измерения скорости ультразвука / Воробьев Н.П., Таскин В.А., Гребенюк В.В.; заявитель и патентообладатель Алт. политехи, ин-т. № 4600073/25-28; заявл. 31.10.88; опубл. 30.12.90, Бюл. № 48. - 3 е.: ил.

79. A.c. 1649300 СССР МКИ5 G 01 H 5/00. Устройство для измерения скорости ультразвука / Воробьев Н.П., Гребенюк В.В., Петанин A.B.; заявитель и патентообладатель Алт. политехи, ин-т. -№ 4483494/28; заявл. 19.09.89; опубл. 15.05.91 Бюл. № 18.-4 е.: ил.

80. Щербань А.Н. Автоматизированные системы контроля загрязненности воздуха/ А.Н. Щербань, A.B. Примак, В.И. Копейкин К.: Техника, 1978: - 230 с.

81. Автоматическое регулирование и контрольно-измерительные . приборы в промышленности основной химии / ред. B.C. Шермана. JL: Химия, 1975. - 337 с.

82. A.c. 883734 СССР МКИ3 G 01 N. 29/00//G 01 H 5/00. Устройство для определения скорости ультразвука/ Воробьев Н.П.; заявитель и патентообладатель Алт. политехи, ин-т. № 2906904/25-10; заявл. 02.04.80; опубл. 23.11.81, Бюл. № 43. - 4 е.: ил.

83. A.c. 1582111 СССР МКИ5 G 01 N 29/00. Устройство для определения скорости ультразвука / Воробьев Н.П., Гребенюк В.В.; заявитель и патентообладатель Алт. политехи, ин-т. № 883734/25-28; заявл. 19.09.88; опубл. 30.07.90, Бюл. № 28. - 4 е.: ил.

84. Чернявский А.Ф. Статистические методы анализа случайных сигналов в ядерно-физическом эксперименте / А.Ф. Чернявский, C.B. Бекетов, A.B. Потапов. М.: Атомиздат, 1974. -137 с.

85. Метеорологический ежемесячник. Главное управление гидрометеорологической службы при Совете Министров СССР. Западно-Сибирское управление гидрометслужбы. Новосибирск, 1973 - Вып. 20, ч. 3, № 1-9.

86. A.c. 605163 СССР МКИ5 G 01 N 29/02. Способ ультразвукового контроля сред /Яковкин В.Н., Сивак Б.А. № 240338/18-10; заявл. 18.11.76; опубл. в Б.И., 1978,№ 16.

87. Электрические измерения неэлектрических величин / A.M. Туричин и др. JL: Энергия, 1975.-547 с.

88. A.c. 679866 СССР МКИ3 G 01 N 29/00. Способ измерения скорости ультразвука и устройство для его осуществления / Воробьев Н.П.; заявитель и патентообладатель Алт. политехи, ин-т. № 2470555/25-28; заявл. 07.04.77; опубл. 15.08.79, Бюл. № 30. 3 е.: ил.

89. Бражников Н.И. Ультразвуковые методы. М., Л.: Энергия, 1965. - 252 с.

90. A.c. 571743 СССР МКИ3 G 01 N 29/00. Ультразвуковой анализатор сред / Воробьев Н.П., Ананьев Л.М., Морозов В.М., Янковский В.И.; заявитель и патентообладатель Алт. политехи, ин-т. № 2356795/10; заявл. 03.05.76; опубл. 05.09.77, Бюл. № 33. 3 е.: ил.

91. A.c. 879439 СССР МКИ3 G 01 N 29/00. Способ измерения скорости ультразвука и устройство для его реализации / Воробьев Н.П; заявитель и патентообладатель Алт. политехи, ин-т. № 2788782/18-28; заявл. 03.07.79; опубл. 07.11.81, Бюл. № 41.-5 е.: ил.

92. Лисьев В.П. Теория вероятностей и математическая статистика: учебное пособие / Московский государственный университет экономики, статистики и информатики. М., 2006. - 199 с.

93. Statistics Toolbox 5.0. Электронный ресурс. Электрон, дан. — М., [2007]. -Режим доступа: http://matlab.exponenta.ru/statist/index.php. - Загл. с экрана.

94. Недилько И. В. Автоматизированная система контроля концентрации аммиака в воздухе животноводческих помещений / Н. П. Воробьев, И. В. Недилько // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2009. - №5. - С. 36.

95. Недилько И. В. Ультразвуковой сигнализатор концентрации аммиака в воздухе животноводческих помещений и электронный коммутатор каналов / Н. П. Воробьев, И. В. Недилько // Ползуновский вестник. Барнаул, 2009. - № 1-2. — С. 320 -327.

96. ПР 10 015-96. Газоанализаторы стационарные. Контроль воздуха рабочей зоны. Электронный ресурс. — Электрон, дан. М., [2004]. - Режим доступа: http://granat-e.spb.ru/catalog769.html. - Загл. с экрана.

97. Гершгал Д.А. Ультразвуковая технологическая аппаратура / Д.А. Гершгал, В.М. Фридман. М.: Энергия, 1976. - 320 с.

98. Каневский З.М. Флуктуационная помеха и обнаружение импульсных радиосигналов / З.М. Каневский, М.И. Финкельштейн. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. -216 с.

99. Воробьев Н.П. Помехозащищенные частотно-импульсные измерители скорости ультразвука // Актуальные проблемы энергетики и электрификации: тр. кафедры электрификации народного хозяйства АлтГТУ. Вып. 2. Барнаул, 1993. - С.182-193.