Измерение толщины скорлупы куриного яйца средствами УЗК и РК

28 февраля 2022

Объект контроля — куриное яйцо категории С1. Сложность контроля заключается в том, что необходимо провести оценку желтка и толщины скорлупы неразрушающими методами контроля.

Реализовано для Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр животноводства – ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста».

Есть научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных, где получают птицу и исследуют ее: смотрят, какое потомство получается от какого зародыша, следующим образом: разбивают яйцо, проводят прямое измерение толщины скорлупы и размера желтка. Если разбитое яйцо имеет удовлетворительные характеристики, то следующие яйца берут на инкубацию, предполагая, что у других тоже удовлетворительные характеристики (предполагая, что у них желток и скорлупа крупные), но это бывает не всегда.
На данный момент в хозяйстве хотят измерять параметры, не разбивая яйцо и дальше отправлять его на инкубацию, чтобы вырастить курицу. Данные вычислительные параметры необходимы для того, чтобы провести корреляцию: какая курица родится от какого желтка (маленького / большого) и влияние толщины скорлупы на режим инкубации. А также смотрят на жизнеспособность цыпленка в зависимости от полученных результатов.

Куриные яйца в таре

Объект контроля, его особенности и сложности контроля

Объект контроля – куриное яйцо категории С1. Сложность контроля заключается в том, что необходимо провести оценку размеров неразрушающими методами контроля.

Логика выбора метода контроля

С использованием овоскопа, яркого источника света или ультразвукового метода контроля нет возможности измерить размер желтка. В случае проведения радиографического метода контроля с использованием рентгеновской пленки – получить снимок с желтком не получится.
Доступ к скорлупе односторонний, за ней имеется белок и в случае проведения толщинометрии с использованием ультразвукового метода контроля, на границе раздела двух сред, ультразвуковая волна может не отразится от границы и рассеяться и может случиться, что достоверного сигнала не получим.
Для решения данной задачи требуются испытания.

Цифровой детектор «Цифракон 2532»

Подбор оборудования и расходных материалов

Необходимое оборудование и расходные материалы:

• Для правильного задания скорости ультразвука в яичной скорлупе, необходимо изготовить СОП из того же материала;

• Микрометр или микроскоп;

• Ультразвуковой толщиномер с А-сканом или ультразвуковой дефектоскоп, поддерживающие работу с преобразователями на 10 или 15 или 20 МГц (чем бо’льшую частоту берем, тем меньше мертвая зона – уменьшаем ширину зондирующего импульса);

• Ультразвуковой преобразователь с самым минимальным контактным пятном элемента (порядка 4 мм);

• Контактная жидкость.

Также интересным было проверить возможности цифровой радиографии, для этого использовали цифровой детектор Цифракон 2532 и рентгеновский аппарат СБК-160.

Ход контроля (схема, процесс)

Ультразвуковая толщинометрия.

Изготовили СОП из куриного яйца категории С1;

Провели измерения образца скорлупы с использованием микроскопа – это необходимо для правильного задания скорости ультразвука в яичной скорлупе;
Используя СОП, производим задание скорости распространения ультразвуковых волн в яичной скорлупе. Скорость ультразвука в яичной скорлупе составила порядка 2180 м/с4;
Берем преобразователь П112-10 с контактной площадкой 6 мм и производим измерение толщины скорлупы целого куриного яйца (внутри белок и желток) в режиме А-скан – чтобы быть уверенным в правильности измерений.

Радиографическая профильная толщинометрия.

Есть известная байка среди дефектоскопистов по радиационному контролю: «Помощникам дефектоскопистов дают задание найти желток у яйца. Дают рентгеновский аппарат и пленку и отправляют светить, ну ребята и светят, но ничего не получается и желток не видно. Считается, что если ты получил снимок желтка, то стал лучшим среди всех…»
С использованием промышленной пленки увидеть желток не представлялось возможным, получали только профиль всего яйца, отдельно изображение желтка. Считается, что качество изображений, полученных с помощью пленки и с использованием цифрового детектора, эквивалентно. Так ли это на самом деле и сможем ли мы получить качественное изображение? Интересным было проверить возможности цифровой радиографии.

Из имевшихся аппаратов взяли рентгеновский аппарат СБК-160 и рентгенотелевизионный комплекс Цифракон 2532. Параметры экспозиции: Напряжение – 50 кВ, ток – 0,5 мА, время экспозиции – 20 секунд, фокусное расстояние – 400 мм.

Как видно с использованием цифрового детектора, возможно измерить толщину скорлупы и оценить размеры желтка. В качестве эталона размера взяли железный шарик Ø= 9,5 мм.

Куриное яйцо категории С1, из которого изготовили СОП.

Полученный снимок

Результаты

С использованием неразрушающих методов контроля, таких как ультразвуковой и радиографический, провели измерение. Толщина скорлупы составила от 0,32 до 0,4 мм, также с использованием цифрового детектора смогли оценить размеры желтка (сложность получения данного снимка заключается в том, что возможно получить профиль яйца, так как плотности белка и желтка сравнимы).

0,32-0,4 мм

Толщина скорлупы куриного яйца

Выводы

Провести оценку размера желтка с использованием цифровой радиографии возможно, но влияние ионизирующего излучения на плод является негативным фактором
Контроль толщины скорлупы с использованием ультразвукового метода контроля возможно
Важным является наличие СОПа для прямых измерений толщины
Для корректных измерений необходим преобразователь с контактной поверхностью 4 мм и менее для того, чтобы датчик плотно прилегал к поверхности и не качался.