Обґрунтування параметрів електротехнічного комплексу лазерної обробки інкубаційних яєць перед знезаражуванням.: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук : 05.09.03 - Електротехнічні комплекси та системи

Abstract

У дисертаційній роботі на основі теоретичних і експериментальних досліджень обґрунтовано параметри електротехнічного комплексу для лазерної обробки поверхні шкаралупи інкубаційних яєць при його обертанні перед знезаражуванням. На основі теоретичного дослідження процесу лазерної обробки поверхні яйця точковим джерелом випромінювання, отримані вирази для визначення рівня опромінювання в будь якій точці поверхні і отримано рівняння для визначення середньої дози опромінювання уздовж плями освітлення нерухомого еліпсоїда, який описує поверхню яйця. Знайдено рівняння лінії раціонального місця розміщення лазера з точок якої еліпсоїд опромінюється під одним і тим же кутом і однаковою величиною випромінювання. Теоретично обґрунтовано застосування мінімум двох однакових джерел точкового випромінювання для рівномірного опромінення поверхні яйця при його обертанні навколо своєї вісі та отримані вирази для поточної і середньої дози опромінювання. Побудовані графічні залежності максимальної, середньої та мінімальної дози опромінення при синхронному русі лазера по лінії раціонального розміщення над поверхнею яйця, які показали що з імовірністю 0,9973 збільшення дози опромінення поверхні в порівнянні із середнім значенням не перевищить 5,46 % , а зменшення – 5,92 %. В результаті аналізу кінематичної моделі процесу опромінення рухомого яйця встановлено що для забезпечення ефективного процесу лазерної обробки яйця, вісь лазера поєднана з бісектрисою кута пучка поширення променів, які стикаються з його поверхнею. В результаті проведених теоретичних досліджень рекомендовані наступні параметри електротехнічного комплексу для лазерної обробки поверхні шкаралупи яйця: число НЛ – 2; потужність НЛ – 50,0 мВт; довжина хвилі випромінювання НЛ – 620-680 нм; установка НЛ на осі еліпсоїда симетрично до його центру; ефективна висота установки НЛ над поверхнею яйця – H =134мм; максимальна віддаленість НЛ від центру яйця по його поверхні – L = 93мм; кут установки НЛ по відношенню – β = 34,4 ; час опромінення – T c =13,6 ; частота обертання яйця – 4,4 ob n = об/хв. Розроблено структурну схему електротехнічного комплексу, структурну схему керування пристроєм для лазерної обробки поверхні яйця та блок стабілізованого живлення лазерів. Запропоновано способи опромінення яйця перед знезаражуванням, безпосередньо знезаражування поверхні та знезаражування і одночасної активізації розвитку зародку. Проведені експериментальні дослідження підтвердили ефективність розробленого електротехнічного комплексу для лазерної обробки інкубаційних яєць, при цьому, забрудненість патогенною мікрофлорою поверхні шкаралупи яйця знижується на 23-28 %, а виводимість молодняка птиці збільшується гусей – на 7,54-9,83 %; курей – на 12,8-13,8 %; качок на – 1,54-9,21 %.

В диссертационной работе на основе теоретических и экспериментальных исследований обосновано параметры электротехнический комплекс для лазерной обработки поверхности скорлупы инкубационных яиц при вращении перед обеззараживанием. В работе на основе теоретических исследований процесса лазерной обработки поверхности яйца, получены уравнения для определения средней дозы облучения вдоль пятна освещения эллипсоида, который описывает яйцо. Получено уравнение описывающее линию рационального места размещения полупроводникового лазера, с точек, которой эллипсоид освещается под одним и тем же углом и одинаковой величиной излучения. Теоретически обосновано применение минимум двух одинаковых источников излучения точечного излучения для равномерного облучения поверхности яйца при его вращении вокруг своей оси и получены выражения для текущей и средней дозы облучения. Построены графические зависимости максимальной, средней и минимальной дозы облучения при синхронном движении полупроводникового лазера по линии рационального размещения над поверхностью яйца, которые показали, что с вероятностью 0,9973 увеличение дозы облучения поверхности в сравнении со средним значением не превышает 5,46 %, а уменьшение – 5,92 %. В результате анализа кинематической модели процесса облучения вращающегося яйца установлено, что для обеспечения эффективного процесса лазерной обработки яйца, ось лазера объединена с биссектрисою угла пучка распространения луча, которые соприкасаются с поверхностью. В результате проведенных теоретических исследований рекомендованы следующие параметры электротехнического комплексу для лазерной обработки поверхности скорлупы яйца: число полупроводниковых лазеров – 2; мощность излучения лазера – 50,0 мВт; длина волны излучения лазера – 620-680 нм; установка лазеров на оси эллипсоида симметрична его центра; эффективна высота установки лазера над поверхностью яйца – H =134 мм; максимальная отдаленность лазера от цента яйца по его поверхности – L = 93 мм; угол размещения лазера по отношению к оси – β = 34,4; время облучения – T c =13,6 ; частота вращения яйца– 4,4 ob n = об/мин. Разработана структурная схема электротехнического комплексу, структурная схема управления устройством для лазерной обработки поверхности яйца и блок стабилизированного питания лазеров. Предложены способы облучения яйца перед обеззараживанием, непосредственно обеззараживания поверхности и обеззараживания с одновременной активизацией развития зародыша яйца. Проведенные экспериментальны исследования подтвердили эффективность разработанного электротехнического комплексу для лазерной обработки инкубационных яиц, при этом, загрязнение патогенной микрофлорой поверхности скорлупы яйца снижается на 23-28 %, а выводимость молодняка птицы увеличивается: гусей – на 7,54-9,83 %; курей – на 12,8-13,8 %; уток на –1,54-9,21 %.

In the dissertation work, on the basis of theoretical and experimental studies, the parameters of an electrical complex for laser processing of the surface of the shell of hatching eggs when rotating before disinfection are substantiated. In this work, on the basis of theoretical studies of the process of laser processing of the egg surface with a point source of radiation, the obtained expressions for determining the level of irradiation at any point on the surface, equations are obtained for determining the average dose of irradiation along the illumination spot of the ellipsoid that describes the egg. An equation is obtained that describes the line of the rational location of the laser, from the points with which the ellipsoid is illuminated at the same angle and the same amount of radiation. The use of at least two identical radiation sources of point radiation for uniform irradiation of the egg surface when it rotates around its axis is theoretically substantiated, and expressions for the current and average radiation dose are obtained. Graphical dependences of the maximum, average and minimum irradiation dose were constructed for the synchronous movement of the laser along the line of rational placement above the egg surface, which showed that, with a probability of 0.9973, the increase in the surface irradiation dose in comparison with the average value does not exceed 5.46%, and the decrease - 5.92%. As a result of the analysis of the kinematic model of the irradiation of a rotating egg, it was found that to ensure an effective process of laser processing of the egg, the laser axis is combined with the bisector of the beam angle of the beam propagation, which are in contact with the surface. As a result of the theoretical studies, the following parameters of the electrical complex for laser processing of the egg shell surface were recommended: the number of semiconductor lasers - 2; semiconductor laser radiation power - 50.0 mW; semiconductor laser radiation wavelength - 620-680 nm; the installation of the NL on the axis of the ellipsoid is symmetrical to its center; effective height of the laser installation above the surface of the egg - H =134 mm; the maximum distance of the semiconductor laser from the center of the egg along its surface - L = 93 mm; the angle of the semiconductor laser in relation to the axis – β = 34,4 ; exposure time -T s =13,6 egg rotation rate – 4,4 ob n = rpm. A block diagram of an electrical complex, a block diagram of a device for laser processing of an egg surface and a stabilized power supply for lasers have been developed. Methods of irradiation of eggs before disinfection, direct surface disinfection and disinfection with simultaneous activation of the development of the egg embryo are proposed. Experimental studies have confirmed the effectiveness of the developed electrical complex for laser processing of hatching eggs, while the contamination of the surface of the egg shell by pathogenic micro flora is reduced by 23-28 %, hatchability of young poultry increases: geese – by 7.54-9.83%; chickens – by 12.8-13.8%; ducks by – 1.54-9.21%.