Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Предварительное исследование чувствительности технологии резонансного контроля при работе с молоком в качестве контролируемой жидкости
Предварительное исследование чувствительности технологии резонансного контроля при работе с молоком в качестве контро-
лируемой жидкости
На предварительном этапе контроля и оценке чуствительности технологии резонансного контроля были рассмотрены образцы молока нескольких принципиально отличающихся видов:
● пробы цельного натурального молока, полученные во время утреннего ручного доения, разделённые на три основные группы:
○ взятые в начале процесса доения (наименее концентрированные с кислотностью – 6,7 единиц);
○ взятые во время основной фазы доения, средней концентрации, имеющие средний оптимальный уровень концентрации входящих компонентов и кислотность – 6,8 единиц;
○ взятые во время завершающей фазы доения, с максимальной концентрацией основных компонентов, с кислотностью – 6,9 единиц;
● пробы того же молока, после 24 часов содержания при комнатной температуре;
● пробы того же молока, после 24 часов содержания в холодильнике при температуре +3 градуса по Цельсию;
● пробы 4 видов молока с различными характеристиками, полученными в розничной торговой сети;
● пробы всех типов молока с добавлением консервированной крови;
● пробы всех типов молока с добавлением сахарозы;
● пробы всех типов молока с добавлением глюкозы;
● пробы всех типов молока с добавлением сахара;
● пробы всех типов молока с добавлением и механическим размешиванием молочного жира.
Общая характеристика проведенных измерений, экспериментов и исследований:
■ Проведено измерение кислотности всех подготовленных образцов молока на стандартных измерительных приборах и такое же измерение проведено на экспериментальной установке по резонансному контролю.
■ Проведено измерение числа соматических клеток во всех пробах молока на стандартном оборудовании, выпускаемом компанией ДЕ-ЛАВАЛЬ (Швеция) и такое же измерение интегрального сигнала от тех же образцов молока проведено на экспериментальной установке по резонансному контролю.
■ Проведено смешивание с дозой молока точно определённого количества крови и затем произведено измерение возникшего интегрального сигнала на экспериментальной установке по резонансному контролю.
■ Проведено смешивание с дозой молока точно определённого количества молочного жира и затем произведено измерение возникшего интегрального сигнала на экспериментальной установке по резонансному контролю.
■ Проведено смешивание с дозой молока точно определённого количества мочевины и затем произведено измерение возникшего интегрального сигнала на экспериментальной установке по резонансному контролю.
■ Проведено смешивание с дозой молока точно определённого количества глюкозы и затем произведено измерение возникшего интегрального сигнала на экспериментальной установке по резонансному контролю.
■ Проведено смешивание с дозой молока точно определённого количества сахарозы и затем произведено измерение возникшего интегрального сигнала на экспериментальной установке по резонансному контролю.
■ Проведено смешивание с дозой молока точно определённого количества фруктозы и затем произведено измерение возникшего интегрального сигнала на экспериментальной установке по резонансному контролю.
Каждый тест проводился в сравнении с показателями воды, при таких же добавках.
Поскольку как уже было сказано выше, по сравнению с водой и водными растворами – наиболее сложным является он-лайн контроль качества молока, выводы по результатам предварительного анализа и экспериментальной проверки были сформулированы по результатам экспериментальной проверки устройств и методики контроля на молоке.
В качестве образцов молока для контроля были выбраны образцы молока полученного на молочно-товарных фермах, где во всём процессе не применяются какие-либо химические реагенты и корм для коров произрастает в природных условиях также без применения удобрений или любых других биологически – активных материалов.
Основные полученные в ходе анализа выводы:
1. Технология резонансного контроля способна с необходимой точностью отличать между собой по интегральному комплексному показателю образцы цельного молока в начальной, средней и завершающей фазах процесса доения.
2. Технология резонансного контроля способна с необходимой точностью отличать между собой по интегральному комплексному показателю образцы цельного молока в начальной, средней и завершающей фазах процесса доения и может отличать между собой те же образцы, которые имеют различные сроки хранения при комнатной температуре.
3. Технология резонансного контроля способна с необходимой точностью отличать между собой по интегральному комплексному показателю образцы цельного молока в начальной, средней и завершающей фазах процесса доения и может отличать между собой те же образцы, которые имеют различные сроки хранения при комнатной температуре и в которые дополнительно введены определённые дозы крови, глюкозы, мочевины, молочного жира.
4. Технология резонансного контроля способна с необходимой точностью отличать между собой по интегральному комплексному показателю образцы цельного молока в начальной, средней и завершающей фазах процесса доения, имеющих различные уровни концентрации соматических клеток и может отличать между собой те же образцы, которые имеют различные сроки хранения при комнатной температуре.
5. Технология резонансного контроля способна с необходимой точностью отличать между собой по интегральному комплексному показателю образцы цельного молока в начальной, средней и завершающей фазах процесса доения, имеющих различные уровни концентрации соматических клеток и может отличать между собой те же образцы, которые имеют различные сроки хранения при комнатной температуре и параллельно может оценивать и отличать уровень кислотности тех же образцов молока.
6. Эксперименты подтвердили правильность выбранной для предварительного теста стратегии, заключающейся в как минимум двухступенчатой системе калибрации резонансного сенсора – на первой ступени на уровне интегрального сигнала, основанного на характеристиках эмпидансных явлений в молоке, и на второй ступени на уровне селективно выделенного сочетания резонанса наиболее контрастно проявившихся частотно-ёмкостных и амплитудных комплексных характеристик в исследуемых пробах молока, характерных для каждого из контролируемых параметров и характеристик.
7. В целом система показала высокую восприимчивость к подаваемым сигналам, высокую селективность при разделении и сравнении сигналов, достаточный уровень повторяемости результатов, устойчивую работу по принятой методике, достаточную точность в определении интегральных составляющих сигналов, достаточную автономность и независимость к внешним воздействиям и помехам, возможность для оператора стабильного, устойчивого и уверенного управления системой без формальной специальной профессиональной подготовки.
8. Результаты предварительных исследований дают основания для вывода о возможности на следующем этапе проекта перейти к аппликациям селективного контроля всех необходимых параметров молока и к принципиальному конструированию всех необходимых аппликаций резонансных сенсоров.
9. Результаты по настройке и изменению рабочих параметров сенсоров, общий характер процесса управления и цифрового тестирования сенсора и всей его инфраструктуры, позволяет сделать вывод о возможности уверенного гарантированного дистанционногно управления работой сенсоров, групп сенсоров с синхронизацией их основных измерительных и аналитических функций и о возможности адаптации сенсоров в соответствии с спецификой и различными условиями на молочно-товарных фермах и предприятиях молочной промышленности.
Контроль уровня кислотности и щелочности в воде и водных растворах
Диапазон контроля уровня кислотности в воде и водных растворах для бесконтактных резонансных методов контроля не ограничен.
Точность контроля может регулироваться в зависимости от необходимости, но не менее чем 0,1 единицы контроля кислотности, принятой в соответствии со стандартом.
Точность контроля не зависит от концентрации органики в воде или водном растворе, а также не зависит от уровня агрессивности водного раствора, поскольку все контрольные операции выполняются дистанционно, без контакта с контролируемой жидкостью.
Контроль и комплексный анализ необходимого уровня концентрации питательных веществ в водных растворах для полива
В случае если вещества, которые будут вводиться в питательный раствор заранее известны, в состав интегрального сенсора включают количество селективных сенсоров, соответствующее количеству компонентов в растворе.
Каждый из этих сенсоров настраивается на один компонент.
Точность измерения в пределах 0,5 миллиграмма на литр.
Контроль проводимости водных растворов
Контроль проводимости аналогичен контролю уровня кислотности. Точность измерения в пределах 1 микросименс.
Комплексный комбинированный контроль качества жидкостей и водных растворов
Для комплексного контроля предлагается два метода:
1) первый метод контроля предусматривает использование только одного сенсора, который даёт индикацию комплексного параметра качества воды или жидкости;
2) второй метод предусматривает установку такого количества сенсоров, которое соответствует количеству параметров или материалов контроля и каждый из которых контролирует состояние только одного материала или его концентрацию.
Контроль концентрации тяжелых металлов в жидкостях и водных растворах
Контроль может осуществляться в общем виде, в этом случае сенсор даёт индикацию о наличии всех металлов в воде или водном растворе.
Контроль может осуществляться селективно, в этом случае в интегральный сенсорный модуль должны входить сенсоры настроенные на контроль концентрации каждого металла в отдельности.
В сенсорный модуль могут входить сенсоры для комплексного контроля состояния и качества воды или водного раствора, включающие контроль всех качественных параметров воды или водного раствора одновременно.
Контроль уровня или концентраций органики в водных растворах
Контроль концентраций органики может быть общим, например общая концентрация всех органических материалов и соединений в воде или в водном растворе.
Контроль концентраций органики может быть селективным, и в таком случае в интегральный сенсорный модуль должны входить селективные сенсоры, настроенные на каждый органический компонент.
Методика контроля биологических компонентов в воде или водном растворе, благодаря полному отсутствию контакта при измерении, позволяет исключить искажение результата.
Контроль температуры воды и водных растворов, а также уровня диэлектрической проницаемости воды и водных растворов
Контроль температуры водных растворов аналогичен контролю проводимости.
Контроль уровня диэлектрической проницаемости аналогичен контролю уровня или концентрации органики в воде или водных растворах.
Все варианты контроля осуществляются селективно подобранными сенсорами или группами сенсоров, которые устанавливаются на наружном диаметре трубопровода или которые поставляются с участком трубопровода, встраиваемым в существующий трубопровод.
В процессе выполнения проекта, планируется разработка программного обеспечения, позволяющего идентифицировать сигналы сенсоров для интерпретации концентрации подконтрольного параметра в воде или водном растворе.
В процессе выполнения проекта планируется разработка размерного ряда сенсоров для установки на трубах в интервале диаметров от 10 до 120 миллиметров.
В процессе выполнения проекта планируется оптимизация технологии производства сенсоров, которая позволит установить приемлемый уровень цены на системы комплексного контроля качества воды и водных растворов в сельском хозяйстве.