CC BY
17
УДК 621.9289
Сколоздра С.В., к.т.н., доцент, Чайковський Б.П., к. т.н., доцент, Лье1еський нащональний утеерситет еетеринарног медицины та бютехнологт
iмет С.З.Гжицького Сколоздра О.С., шж., Льеiеське публiчне акщонерне тоеаристео "1скра" ©
ДОСЛ1ДЖЕННЯ СПЕКТРАЛЬНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ ВИПРОМ1НЮВАННЯ ДЛЯ
ОБ1ГР1ВУ ТВАРИН
На осноеi лтературно-патентного пошуку естаноелено осноет еимоги до еисокотемпературних тфрачереоних еипромiнюеачiе (IЧ-еипромiнюеачiе) для опромшення теарин i птищ.
Визначено, що одним i3 осноених параметрiе IЧ-еипромiнюеачiе е ïx спектральн характеристики.
Проеедено експериментальн до^дження спектральних характеристик IЧ-еипромiнюеачiе потужтстю 250 Вт i 500 Вт, еиготоелених на Льеiеському ПАТ "1скра".
Експериментальш до^дження проеодились з допомогою комплексу для еимiрюеання сетлоеих, кольороеих та електричних параметрiе джерел еипромтюеання еиробництеа фiрми "SensingInstruments Co., Ltd".
Приеедена методика i результати еимiрюеань спектральних характеристик IЧ-еипромiнюеачiе на спектрорадiометрi SDP-920 F.
Ключоei слова: 1Ч-еипромтюеання, доежина xеилi, теарини, птищ, спектральн характеристики, еимiрюеальний комплекс, спектрорадюметр.
Вщомо, що шфрачервоне випромшювання (1Ч-випромшювання) впливае на оргашзм тварин i птищ як за рахунок поглинання його водою i кров'ю, так i за рахунок поглинання молекулами живо1 тканини. Характер впливу 1Ч-випромшювання залежить вщ його довжини хвиль
Короткохвильове випромшювання ( з довжиною хвилi вщ 0,78 до 1,5 мкм) проникае в глибшi шари тканин, в цьому випадку 1Ч-випромшювання впливае на закшчення вегетативних нервових сплетень, а також на кровоносш судини. Досягаючи глибинних шарiв, проникаюче 1Ч-випромшювання через реакци кровi i нервово1 системи впливае на функци залоз i загальний обмш речовин; таким чином посилюеться реакщя загального захисту органiзму, створюеться бар'ер на шляху проникнення холоду в оргашзм тварини, попереджуючи його переохолодження, нормалiзуеться тонус вегетативное' нервово1 системи, покращуеться збереження, розвиток, приршт i пiдвищення продуктивност тварин i птицi [1, 2].
© Сколоздра С.В., Чайковський Б.П., Сколоздра О.С., 2011
381
Довгохвильове 1Ч-випромшювання (з довжиною хвилi бшьше 1,5 мкм) майже все поглинаеться шюрою i перетворюеться в нiй на теплоту, викликаючи нагрiвання тканин.
Ефектившсть використання IЧ-випромiнювання залежить вiд правильност поеднання оптичних властивостей випромiнювача i опромiнюваного об'екта. Правильний вибiр залежно вiд виду тварин i птиц вимагае вивчення оптичних властивостей шерстного i пухо-пiр'яного покриву. Такi властивост були дослiдженi за допомогою спещального пристрою до спектрофотометра [3]. В приладi розсiяне випромiнювання, вiдбите зразком, збираеться за допомогою елшсоща на приймач-фотоелемент. Вщбиття i пропускання вимiрювалось методом замiщення. В якостi еталошв вiдбивання i пропускання використовували вщповщно молочне скло i пусту кювету (пов^ря). На пристро! вiдлiку УФ-206, який рееструе фотострум фотоприймача, шляхом змши щiлини монохроматора отримали максимальний сигнал вiд еталона. Далi замкть еталону встановлювався дослiджуваний зразок.
Коефщенти вiдбивання i пропускання визначались за формулами:
р (Х) = р (Х)е М/ Нр{, (1)
Т (X) = ИМе- (2)
де р (Х)е коефщент вiдбивання еталону (молочного скла); Мр, ИТ, i Ите - числа дiлень на вщлшовому пристро!.
В iнтервалi X =1,4?5,5 мкм вiдбиваючу i пропускаючи здатнiсть вимiрювали методом дзеркально! твсфери Пашена - Кобленця за допомогою спещально! приставки до спектрофотометра по двохпроменевш схемi. Спектральний коефiцiент вщбивання рiвний
р (Х)= киле; (3)
коефщент пропускання т (Х)= кт Ит Ите. (4)
де кр i кт - поправочнi коефщенти, якi враховують втрати при проходженш випромiнювання через вихiдний отвiр i екранування оправою приймача випромiнювання.
По вищевикладеному методу були визначенi р(Х) i т(Х)в областi спектра 0,4 - 5,5 мкм.
Вщносна спектральна чутливiсть шкiри тварин (коефiцiент поглинання) в 1Ч^апазош приведена на рис.1.
Виходячи з вищевикладеного, бачимо, що при використаннi 1Ч-випромiнювачiв для опромшення тварин i птицi важливо знати спектральнi характеристики IЧ-випромiнювачiв i вiдповiдно вибирати !х для досягнення потрiбного результату.
З цiею метою в Львiвському ПАТ "1скра" були виготовлеш експериментальнi зразки IЧ-випромiнювачiв на напругу 230 В, потужнiстю
/ t
8 Т v. . "Х- —-S J .J
г' -г
й.
Рис.1. Вщносна спектральна чутлнвкть (коефнщент поглинання) шкчри в
IЧ-дiапазонi.
1 - поросятка; 2 - курчатка; 3 - телятка бшого кольору; 4 - телятка чорного
кольору.
250 Вт i 500 Вт згщно з патентом Укра1ни № 31901 [4] i проведенi дослiдження ix спектральних характеристик.
Методика дослiджень. Дослiдження проводились на комплекс для вимiрювання св^лових, кольорових та електричних параметрiв джерел випромшювання виробництва фiрми "Sensing Instruments Cj., Ltd." З допомогою спектрорадюметра SPR-920 F (рис.2).
Комплекс призначений для вимiрювання параметрiв джерел випромшювання спектрорадюметричним i фотометричним методами. Bri вимiрювання контролюються автоматично за допомогою персонального комп'ютера. Склад комплексу та призначення його основних частин приведено на рис.2. Для дослщжень використовувались також стандартнi свiтловимiрювальнi лампи i фотоприймачi.
Спектрорадiометр SPR-920F призначений для вимiрювання iнтенсивностi випромiнювання залежно вщ довжини xвилi i мае три основш частини:
а) монохроматор;
б) детектор з блоком високовольтного живлення i електронним блоком, який виробляе фотоелектричш сигнали;
в) меxанiзм перемiщення.
Принцип роботи спектрорадюметра. Bипромiнювання вiд джерела випромшювання, яке знаходиться в центрi кул^ через оптичний кабель передаеться на вхщну щiлину монохроматора. Випромшювання збираеться за допомогою дзеркала та паралельним пучком спрямовуеться на дифракцшну решiтку, яка роздiляе випромiнювання на монохроматичш пучки, якi рухаються в рiзниx напрямках. Залежно вiд кута повороту дифракцшно! решiтки цi монохроматичш пучки за допомогою дзеркал потрапляють на виxiдну щiлину монохроматора.
ОЫШЧ11НЙ сиггаююишсшй
Рис.2. Комплекс для вимiрювання свгглових, кольорових та електричних параметр1в джерел випромшювання спектро-радшметричним та фотометричним методами.
Вихiдне випромшювання приймаеться фотомультиплiкатором. Перед вхiдною щшиною встановлено диск-фiльтр з набором фiльтрiв, який проводить попереднiй розподiл випромшювання на декшька спектральних дiапазонiв. Це зроблено для покращення роботи монохроматору i зменшення механiчного дiапазону сканування.
В спектрорадiометра 8РК-920Б застосовуеться фотомультиплжатор Я928 виробництва фiрми "ИЛМЛТ8и", який мае високу чутливiсть i низький рiвень шуму. За допомогою цього приладу спектральний сигнал перетворюеться на фотоелектричний. Додатково потж випромiнювання вщ вiкна штегруючо! кулi кремнiевим фотодетектором також перетворюеться в електричний сигнал. Електричний струм вщ обох фотодетекторiв трансформуе сигнали напруги, якi поим передаються для обробки на вщповщш блоки i для передачi на комп'ютер для подальшого аналiзу.
Для отримання шформаци щодо спектрального складу випромшювання кут повороту дифракцшно! реш^ки повинен змiнюватися пiд час проведення вимiрювань. Механiзм повороту знаходиться в нижнш частинi спектрорадiометра.
Сканування випромшювання здшснюеться за допомогою крокового двигуна, який керуеться комп'ютером. Кiнцевi положения област сканування визначаються за допомогою детекторiв Холла та магнiтних головок, яю рухаються пiд час сканування.
Процес вимiрювання та обробка результат здiйснюеться за допомогою персонального комп' ютера.
Результата дослщжень наведеш на рнс.З, 4.
%
80
ВО
40
8,7 Г,О а Щ
MtfM
Рис.3. Розподш потоку випром1нюван- Рис.4. Розподш потоку випро-ня по спектру випромшювач1в потужн1- нювання по спектру випро-стю 500 Вт. мшювання внпромшювач1в
потужн1стю 250 Вт.
Встановлено [5] сильне вiдбиття i розаяння випромiнювання (до 60 %) в дшянщ спектра 0,4-1,3 мкм. Коефщент пропускання т(Х) в цiй област спектру при товщинi шкiри тварин 3-7 мм рiвний приблизно 20-25 %.
Спектральний коефiцiент вiдбивання р(Х) сильно залежить вiд кольоровостi зразка i зростае iз збiльшенням товщини шару зразка. В областi 1,3-2,3 мкм значення р(Х) рiзко зменшуеться. При 2,8 мкм потiк випромшювання повшстю поглинаеться тiлом тварини.
Таким чином спектральш характеристики дозволяють вибрати 1Ч-випромiнювач для обiгрiву тварин з врахуванням ix оптичних характеристик.
Висновки i пропознцп.
1. Вибiр IЧ-випромiнювачiв для опромiнення тварин i птицi необxiдно здiйснювати з врахуванням ix виду i оптичних характеристик.
2. Враховуючи можливостi ПАТ "1скра" в частинi виробництва 1Ч-випромiнювачiв рекомендуеться органiзувати розробку кiлькоx титв 1Ч-випромiнювачiв з необxiдними електричними, спектральними характеристиками i геометричними розмiрами.
Лiтература
1.П.Д.Бакшеев. Штучне опромiнення тварин. - К.: Урожай, 1980. - 79 с.
2.В.В.Мешков. Основы светотехники. - М.: Энергия, 1979. - 368 с.
3.Борхерт А., Юбий В. - Техника инфракрасного нагрева. - М.: Госэнергоиздат, 1963. - 278 с.
4.Сколоздра С.В., Чайковський Б.П., Лецик О.С. - Розробка високоефективного 1Ч-випромшювача для опромшення тварин i птищ. - Львiв.: ЛНУВМ БТ. Науковий вюник. -2008, т.10. № 4 (39), - с. 169-173.
5.Голосов Н.М. Применение лучистой энергии в животноводстве и ветеринарии. - Л.: Лениздат, 1971. - 179 с.
Summary
Skolozdra S.V., Chaikovsky B.P., Skolozdra O.S.
Lviv National Unyversytety of Veterinary Medicine and Veterynary
Affer S.Z. Ghytsky Skolozdra O.S.,ing., Opened Joint-stock Company
Based on the literature and patent search to establish the main requirements for high-temperature infrared emitters (IR emitters) for exposure of animals and birds.
Determined that one of the main parameters of infrared emitters is their spectral characteristics.
Experimental investigation of spectral characteristics of infrared emitters of 250 watts and 500 watts, made in Lviv JSC "Iskra".
Experimental studies were conducted to measure the complex light, color and electrical parameters of sources of radiation produced by "Sensing Instruments Co., Ltd".
A method and results of measurements of spectral characteristics of infrared emitters on spektroradiometri SDP-920 F.
Key words: infrared radiation wavelength, animals, birds, spectral characteristics, measuring system, spektroradiometr.
Стаття надшшла доредакцИ 9.05.2011
