УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЁВ ЖИРОВОЙ И МЫШЕЧНОЙ ТКАНЕЙ БЫЧКОВ

Полезная модель относится к сельскохозяйственному производству и может быть использовано для измерения толщины слоев жировой и мышечной тканей сельскохозяйственных животных, например, бычков.
Известны устройства (реализации способа согласно авт. свид. №1388716 SU, кл. A01K 29/00, 1988 г.) для определения толщины слоев жировой и мышечной тканей бычков, содержащие генератор ультразвуковых колебаний (УЗК) и приемник УЗК, размещенные на животном.
Недостатком таких устройств является низкая точность измерения, связанная с отсутствием возможности определения порядка следования слоев жировой и мышечной тканей.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение точности измерения за счет определения порядка следования слоев жировой и мышечной тканей.
Такой технический результат достигается тем, что устройство для определения толщины слоев жировой и мышечной тканей бычков содержащее генератор ультразвуковых колебаний (УЗК) и приемник УЗК, размещенные на животном, дополнительно содержит блок задания программ, блок задания параметров эталонных образцов, визуальный индикатор и вычислительной устройство, первый и второй входы которого соединены с выходами генератора УЗК и приемника УЗК, третий и четвертый входы которого связаны с блоками задания программ и параметров эталонных образцов, а выход - с визуальным индикатором.
i
i
i
i
Устройство (Фиг. 1) содержит генератор 1 УЗК, размещенный на теле животного 2 (в зоне расположения слоев жировой и мышечной его тканей), блок 3 задания программ вычисления, вычислительное устройство 4, приемник 5 УЗК, блок 6 задания параметров (скоростей УЗК и коэффициентов их затухания в жировой и мышечной тканях бычков) эталонных образцов и визуальный индикатор 7. Выходы генератора 1 УЗК и приемника 5 УЗК подключены к первому и второму входам вычислительного устройства 4. Третий и четвертый входы последнего соединены соответственно с блоком 3 задания программ вычисления (толщины слоев жировой и мышечной тканей согласно выражению (1), и с блоком 6 задания параметров (скоростей C УЗК и коэффициентов α затухания УЗК в жировой и мышечных тканях бычков) эталонных образцов. Такие показатели C и α определяются в лабораторных условиях известными методами УЗК. Результаты вычисления (в вычислительном устройстве 4) толщин жировой и мышечной тканей бычков отражаются на визуальном индикаторе 7.
i
i
Точность определения скорости, необходимой для вычисления толщины исследуемого слоя, обеспечивается тем, что в мягких биологических тканях существует значительная корреляция между скоростью УЗК и коэффициентом их затухания. Поэтому, для достоверного распознавания видов слоев тканей животного при ультразвуковых измерениях необходимо использовать произведение скорости на коэффициент затухания (C⋅α).
i
1
2
3
0
1
2
3
Устройство работает следующим образом. К телу животного в зоне контроля толщин жировой и мышечной тканей прикладывают устройство, которое излучает ультразвуковые колебания с амплитудой U. Приемник 5 УЗК измеряет уровни напряжений отраженных (Фиг. 2) от границ a, b, f сигналов U, U, U. В вычислительном устройстве 4 происходит обработка соответствующих сигналов (значений напряжений U генератора 1 УЗК и приемника 5 УЗК U, U, U). Результаты вычислений толщин жировой и мышечной тканей отображаются на визуальном индикаторе 7.
Устройство реализует следующий алгоритм определения толщины слоя жировой или мышечной тканей.
i
i-1
i
i
1. Вычислительное устройство 4 измеряет t - время распространения УЗК в исследуемом i-том слое, а также определяет отношение В=U/U, где U амплитуды напряжений отраженных сигналов.
2. Вычислительное устройство 4 сравнивает это отношение В с эталонными отношениями
i
i-1
i
i
i
i
G=U/U=2⋅C⋅α⋅t,
i
i
i
где C, α - параметры эталонных образцов слоев жировой и мышечной тканей, t - полученное (в п. 1) значение времени распространения УЗК в исследуемом i-том слое.
i
i
i
3. В вычислительном устройстве 4 отношение В (п. 1) сравнивается с эталонными отношениями G для жировой и мышечной тканей, после чего выбирается значение G наиболее близкое к измеренному значению В, что позволяет определить вид исследуемого слоя (жировой или мышечной тканей) и соответственно скорость C распространения УЗК в этом слое.
i
4. В вычислительном устройстве 4 рассчитывается толщина l слоя жировой или мышечной тканей по формуле (введенной в вычислительное устройство 4 посредством блока 3 задания программ вычисления)
i
i
i
l=C⋅τ/2.
5
Пример реализации такого алгоритма. Коэффициенты затухания и скорости УЗК, измеренные на образцах жира, составляют 0,17 1/см и 1,43⋅10см/с, а на образцах мышцы соответственно - 0,35 1/см и 1,58⋅10 см/с. При испытании на полутуше бычка получено (для одного из слоев ткани) t=43 мкс, а отношение амплитуд напряжений B=2,7. Рассчитанные отношения амплитуд составили:
1
5
-6
Для слоя жира G=0,17⋅1,43⋅10⋅43⋅10=2,4;
2
-5
-6
Для слоя мышцы G=0,35⋅1,58⋅10⋅43⋅10=1,7.
1
Согласно п. 3 выбираем G, тогда искомая толщина слоя определится как
5
-6
l=1,43⋅10⋅43⋅10/2=3,1 см.
Толщина слоя, измеренная линейкой, оказалась равной 3,2 см.
Устройство позволяет повысить точность измерения толщины слоев жировой и мышечной тканей.