автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Теоретические основы ресурсосберегающих электротехнологий и системы контроля биообъектов при обработке их низкоэнергетическими электромагнитными полями в сельскохозяйственном производстве



НАЩОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНШЕРСИТЕТ 0&

- к ^

~ Черенков Олександр Данилович

УДК 632.935.4:621.396.652

ТЕОРЕТИЧН1 ОСНОВИ РЕСУРСОЗБЕР1ГАЮЧИХ ЕЛЕКТРОТЕХНОЛОГ1Й ТА СИСТЕМИ КОНТРОЛЮ БЮОБ'еКПВ ПРИ ОБРОБЦ1IX НИЗЬКОЕНЕРГЕТИЧНИМИ ЕЛЕКТРОМАГНГШИМИ ПОЛЯМИ У СШЬСЬКОГОСПОДАРСЫСОМУ ВИРОБНИЦТВ1

05.20.02-застосування електротехнолопй в сшьськогосподарському виробницт

Автореферат дисертацп на здобутгя наукового ступени доктора техшчних наук

Кив-2000

Дисертазд'ею е рукопнс

робота виконана в Харювському державному техшчному ушверситет сшьського господарства Мшстерства аграрий поштики Укра1ни

Науковий консультант доктор техшчних наук, професор Кучин Лев Фе дорович, Харювський державний техшчний университет сшьського господарст ва, професор кафедри загальио! електротехнки

Офиайш опоненти:

доктор техшчних наук, професор Романовський 1ван Якимович, Укра1нськи! державний ушверситет харчовихтехнологш, професор кафедри ф1зики;

доктор техгачних наук, професор Мурзш Володимир Костянтинович, Полтав ський державний сшьськогосподарський шстктут, завщувач кафедри мехашза дй та елеетрифшаци тваргшницгва;

доктор техшчних наук, доцент Водотовка Володимир 1шич, Спещальне коне трукгорське бюро "Спектр" Державного Компету промисловоГ полшпеи УкраЗ ни, начальник вщцлу радотехшчних вим]'рювань

Провцдаа установа: Таврйсыса державна агротехшчна академия Мшстер ства аграрноГ полпики Украши, кафедра енергешки, м. Мелитополь

Захист вщбудеться " ^ " УМРб/М'б&Я- 2000 р. на зааданш спец; ал1Эовано1 вчено! ради Д 26.004.07 у Национальному аграрному ушверситет! з адресою: 03041, м. Кшв-41, вул. Геро1в оборони 15, навчальний корпус 3, ау; 65

3 дисерташею можиа ознакомится в б^блютещ Нацюнального аграрног ушверситету за адресою: 03041, ы. Ки1в-41, вул. ГероТв оборони 11, навчалз ний корпус 10, читальний зал

Автореферат розкланий " ¿¿/г/глгЛ 2000 р.

Вчений секретар '

специишованоГ вченоГ ради л V ЛутМ. Т.

ЗЛГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуалыдсть теми. Подалышш розвиток альського господарства 1 по-в'язаних з ним галузей неможливо уявнти без застосуваиня ефектнвних елект-ротехнологш, спроможних шдвищитн продуктивность цих галузей I яисть 1х продукцц на основ! принципово новяхтехтчних засоб!в.

Одним 13 перспективних налрямкш виркнення ще$ проблеми е викорис-тання впливу електромагштних випромйповань на деяга бюлопчш об'екги рос-линництва га твариннпитва з метою тдвищеяня врожайносп зернових 1 зерно-бобових культур, Л1кування тварин, боротьби з бур'янами I комахами, сушшня наання 1 плод1в, знищения бактерш I грибов у тепличному групп', пастеризацп молока \ санаци тваринницьких примодень, переробки сшьськогосподарсысо! продукцп, обробпку грунту для тдвшцеиня родючосп. У свгговш пракгищ ¡с-пуе деилыса шлях!в використання елеюгромагттноГ енерп'1 у технолопчних г.роцесах сшьськогосподарського виробницгва.

Одни ¡з ннх пов'язаний Ь високим рЬнем електромагнпшй енергй, дк яко! на бюлопчш об'ектн обумовлена тепловими ефектами. Теплов1 метода впливу на бюлопчш об'ектн не зав жди можуть бути застосоваш I потребують значку юлыасть енергп.

1ншим тдходом е глобалышй шформацшний вплив на бюоб'ехти низько-енергетачнимн електромапптшгми полями (ЕМП) НВЧ д!апазону ¡з спет'ально сформованим спектром випрокинювання. Застосуваиня низькоенергетичних ЕМП для впливу на бюлопчш об'скти пов'язано з найменшими витратами енергп при максимальному вплив! на шформащйш процеси житгедаяльносгп 610-об'екпв, що запежать не вщ рхвня енергп випромшювання, що дк, а В1Д в1'дшв1-дних модуляцшно-часових 1 частотних параметр1в поля, конкретних для кожного бюлопчного об'екга з урахуванням сгнмулюючого або шпб1руючого ефекту. Актуальшсть цих дослщкеиь гадгверджуеться роботами за кордоном, що пов'я-зaнi з цшеспрямованим дослщженням шформадШного впливу електромагнп-них пол1в НВЧ-Д1апазону не тгльки на тварннк 1 рослини, але 1 на людину у вш-ськових цшях для здобутгя негативного впливу. Науков! дооидження в цьому напрямку активно ведутъ ушверситетсьи центра в Рочестер!, Буффало, Майамц Айов1, Тафп. Це визначае необхщшсть проведения робгг ¡з дослщжень ¡нфор-мзцшного впливу випром1Нюваяь НВЧ диапазону на бюлопчш об'ектн з метою захисту об'екпв вщ цих випромйповань. Отримаш експериментальш результата пцхгверджуютъ наявшсть бюлопчних ефекпв вад впливу електромагштних по-Л1В як на тепловому, так 1 на низькоенергетичному piвняx потужносп. У той же час проведений анализ робгс вггчизняних I закордонних науковщв доводить, шо

лише в деяких досладженнях розглядаються питания низькоенергетичного впливу електромагттних шшв на бюлопчш об'екти з метою створення елект-ротехнолопй у сшьськогосподарському виробшщш.

У багатьох розглянугнх роботах вщсутая розробка методолопчних прин-цитв вивчення впливу тформацшних електромагштаих пошв на бюлопчш об'еети; недостатньо вивчасться питания створення математичних моделей, спроможних дати анаштичний опис процеив, що вщбуваються при такому опромшюванш на клтшному, молекулярному и оргашзменому р1внях оргаш-заци бюоб'екпв; немае доспдарних методах у вивченш низькоенергетичного (шформацшного) впливу електромагштного випром1нювання на оргашзм тва-рин 1 комах (шюдниюв сшьського господарства); немае методологи визначення чисельних значень бютропних парам стр!в, спроможних викликати оптималь-ний вщгук бiooб'eкriв у вщювщносп з оч1куваним бюлопчним ефекгом.

Поперсдш теорегачш й експеримеотальш дослщження показали, що ба-жана змша ходу шформащкних процеш у бюлопчному об'екп можлива тшьки при оптимальному поедааюй значень бклропних параметров диочого електромагштного поля (ЕМП). Визначиги оптималмп бютрогои параметр« з викорис-танням узвичаених метода досить важко I, кр1м того, для '¿х визначення необ-хщш штервали часу, обчислювакш роками.

1з зазначеного випливае, чому числешп реальш 1 практнчш ефекги в рос-линниигш, oдepжyБaнi методом випадковнх проб, не можуть дати оптимальних, статистично достгсшрних даних, бута основою для теоретичних побудов, не мають достатнього вщтворення ¡, отже, не знаходять широхого застосування в пракгичшй дальносп'. Одним 13 шлдаав вирппення ще! проблеми е розробка математичних моделей, на осшда яких визначався б можливий д!алазон змш б1отропних параметр1в, а оптимизацию цих парам етр1в проводити за допомогою спещальних автоматизованих систем.

Автоматизована система усувае суб'екгавшсть, створюе по заданш программ можтшсть одержання р!зноманшшх структур ЕМП, дае змогу знайти та визначиги оптимальш значения вщгуюв бюоб'екпв, сигнал!зуе про шло наяв-шсть, дозволяе вуггворити режим та зробнгги змшу профам.

У евши вщзначеного зрозумша актуальность теми дисертащйжи роботи, у яю'й вир{шуеться важлива для теори 1 практики проблема одержання нових науково обгрунтованих теоретичних 1 експериментапьних результата на основ! використання низькоенергетичних ЕМП НВЧ диапазону для передпоавнен об-робки наешь зернових культур, л1кування маститу у кор1в, керування динамь кою популяцц шкшшаих комах, одночасно а створенням автоматизованих систем для визначення оптимальних б]отропнях параметров для конкретного виду бюоб'екпв.

1з зазначеного вилливае доцшьшсть проведения дослщжень у вказаному напрямку, що дае можливгсгь одержання приоритетно! для Украши щформаци.

Мета 1 задач! дослцркення. Метою дисертацшного дошдження е розро-бка теоретичних основ ресурсозбер1гаючих елекгротехнологш при вплжм низь-коенергетичних ЕМП на бюлопчш об'екти 1 використання отриманих результатов у електротехнолопчних процесах сшьськогосподарського виробництва для передававши обробки насшня, лшування тварин, керування динамкою попу-ляцш шкхдливих комах, а також розробки 1 створеннл автоматизованих систем для визначення бютропннх параметр1в ЕМП, що викликають цшеспрямоваш змши в розвнтау бюоб'ектпв шд час опромшенкя ¡х ЕМП.

Об'скт досМдження. Вплив низькоенергегичиих ЕМП на бтоб'екти сшь-ського господарства з метою ¿нпб1рування або стимулювання ис житадоялыш-сп.

Предмет доЫджент. Ресурсозбер1гаюч1 електротехнологи Л1куваиня тварин, передпос1вно'1 обробки насшня, пригшчення шхщливих комах низько-снергетичними ЕМП та техшчт снстеми визначення параметров ЕМП, що викликають змши у розвитку бюоб'екпв.

Методи доЫдження. Грунтуються на розробках теоретично!' й матема-тично! ф1зики, принципах електродинамики, засобах бюф1знки, методах 1 засо-бах польових дослщжень ¡з насшням зернобобових культур, методах * засобах ветеринарних медичних дослщжень год час проведения експеримента ¡з твари-нами.

Аиал1з стану проблеми показав, що для досягнення поставлено! мети не-обхщно вщпшитн тага задач!.

1. Розробити математичну модель впливу низькоенергетичних електромаг-штних випромивовань КВЧ - даапазону на бюф1зику мембранних проце-С1в у клпинах шидливих комах сшьського господарства.

2. Розробити математичну модель течц кров1 тварин для створення методик Л1кувштя Ьс низькоенергетнчннми полями НВЧ-даапазону.

3. Провести теоретичний анал!з взаемодй' електромагштного випромшю-ванкя з бюоб'екгами на основ1 квантово! теори.

4. Теоретично дослщити I розробити датчики для контролю хемшюмшесце-нци бюлопчних об'еюпв сшьськогосподарського призначення при взаемодй IX ¿з низькоенергетичними ЕМП.

5. Теоретично дослщити \ розробити принципи побудови автоматизованих систем для вимфу хемйюмшесценцй' бюлолчних об'екгпв.

6. Зробити експериментальку перев1рку отриманих теоретичних результата ¡3 метою оцшки '¿хньо! досттдарносп щодо шформацшного впливу елекг-ромагштних випром1нювань на твариши I рослииш оргатзми.

7. Розробиги елементи електротехнологи, на основ! застосування низькоенергеггичних ЕМП, для передпосшно! обробхи наешь квасол!, лйсування маститу у корш, керування динамкою популяцш шкщгавих Нвдааова новгона отримапих результа-пв поля гае в тому, що в дан ¡и робота:

визначеш нов1 законом1рносп в змии мембранного потенщалу кштин шд бпливом зовшшиього елекгромагштного поля;

розроблена математнчна модель течи кров! тварнн за умови ¡снування зо-вшшшх ЕМП з метою створення метода л1хування цих тварин ннзькоенерге-тичними полями НВЧ-доапазону;

на основ! квантовоТ теори одержало подальшнн розвиток о б грунтування вибору значень бютропних параметров елеиромагштного поля при його впли-вов1 на бюлопчш об'екги сшьськогосподарського призначення;

на ocнoвi розв'язання нггегралыгах ршнянь, методом введения функцш Грша 1 ньютошвського потенщалу, для бюоб'екпв р^зномаштно! форми визначеш основш параметра пepeтвopювaчiв, що вим1рюють хемшюмшесценщю бюлопчних об'ектав, як вщгук на вплнв низькоенергетичних ЕМП;

теоретично досладжеш \ розроблеш приникли побудови автоматкзованих систем для вим1ру хемшюмшесценцй бюоб'ектш у залежносп вщ р1вш) сигна-лш, яю досягають рЬня внутршшк шум^в сиеггеми;

отримаш нов! експерименгальш результата по застосуванню низькоенергетичних ЕМП НВЧ-дгапазону для передпос!вно1 обробки наешь квасолц л!ку-вання маеппу у кор1в, гноблення шкщливих комах (борошняний хрущак, кшь-частий коконопряд).

Зв'язок робота з науковими поогвамами. планами, темами. Тема ди-сертацшно! робота пов'язана з загальноукрашськими науковнми програмами: загальноукрашською кауково-техшчною програмою на 1991-1995 р. "Розвиток дослцркень 1 використання НВЧ - енергц в АПК крайш"; постановою кабинету мтсггр1В У крайни в!д 22.06.1994 р. №429 "Про реал1зацио прюритетаих напря-мив розвиггку науки 1 техннси".

По планах НДР 1 ОКР, проведенный в ХДТУСГ, були виконаш тага нау-ково-дослщш робота, що мають безпосередшй зв'язок ¡з темою дисерпгацШно! роботи:

"Дослщження впливу трнвало! дц ¡мпульсного ЕМП р;зно1 штенсивносп на ¡«¡крооргашзми, комах та рослини", шифр "Экое", № Э9/62, заст. наукового кер!вника теми, держзамовлення грунтусться на рилешп Державного Коштету Ради М1шстр£в СРСР № 330 вщ 01.12.90 р., генеральний договф № 421/1391 вщ 29.05.91 р. з вшськовою частиною N° 7796; "Розробка методав 1 засоб1В контролю впливу ф!зичних чинншов на бюлопчш об'екги". шифр "Коюроль", № К9/92, науковий кер1вник; науково-дослщна робота "Урожай", № 5283, вщкда-

дальний виконавець; "Розробка техшчних засобов для вивчення елекггрофшич-них власгивостей бюлопчних систем у м¡л¿метровому далазош довжин хвиль", № 5781; "Обгрушуваиня техшчних вимог до блоюв спещал1зовано1 апаратури для бтлопчних дослщжень"; "Дослщження впливу НВЧ-енерги на бюлопчш об'ектн", № 3492, вщповщалыпш виконавець; "Технология шдвищення врожай-ност! сшьськогосподарських культур та продукгивносп тварин", №У92/2051, вщповщалыпш виконавець.

Зазначеш результата мають як наукову, так i практичну вагу при розробщ електротехнолопй, заснованих на вптш низькоенергетичних електромагштних ПОЛ1В на бюлопчш об'ектн сшьського господарства.

Пвакгичне значения отримаинх результата. Пракгкчне значения результата дослщжень полягае у створенш методики теоретичного дослщження впливу електромагштних пол1в на течио кров11 його елементи; у створенш модели що вщбивае прсцеси електромагштного впливу на мембранний потеншал клтш; у створегап модел1, на осшш квшггових взаемодШ електромагштного випромшювання бюоб'екпв, для визначення дапазону можливих значень бю-тропних параметр1в ЕМП; на щцстав1 теоретичких 1 експериментальнпх досл1-джень розроблена високочутлива автоматизовала система для вивчення мехаш-зму впливу низькоенергетичних ЕМП на бюлопчш об'ектн 1 визначення опти-мальних бштропянх параметр1в ЕМП для цшеспрямованого перетворення бш-об'екпв сшьського господарства.

Експериментально доведено, що передпосшна обробка насшня квасол1 "Харювська - 8" низькоенергетичними ЕМП на частот! 51,7 ГГц, ¿з щшьшепо потоку потужшсп 20 мкВт/см2 та експозищею 25 хв., призводить до збшьшен-ня довжини стебла на 8 - 11 см I врожайносп на 1,4 - 1,6 ц/га в пор1вняшп з ко-»пролем.

Опромшення личинок 1 лялечок борошняного хрущака ЕМП ¡з параметрами: частота 38,7 ГГц, ццльшсть потоку потужнос-п 400 мкВт/см2, експозищя 10 хв. призводип. до зменшення юлькосп лялечок при окуклюванш до 82,8 % у пор1внянт ¿з контролем, окуюповання вщбуваеться з затримкою на 5 - 6 дшв, внх1д ¡маго личинок, що окуклились 1з дефектом, складае 100 %.

Встановлено, що зихщ ¡маго мльчастого шовкопряда з патолопямн при вплнв! ЕМП на частоп 31,3 ГГц ¡з щшьшспо потоку потужносгп 1 мВт/см2 с клав 75 штук або 93,7 % сгосовно контролю.

Доведено, що немедикаментозне Л1кування масппу у кор1в можна здшс-гаовати на основ! застосування низькоенергетичних ЕМП ¿з параметрами: частота 3,1 ГГц, щшьшстъ потоку потужносп 10 мВт/см2, експозищя 10 хв. ¡з дво-разовим опромшенням на добу.

Сприятлива доя елеетромагштного випромшювання при лкуванш маститу у KOpiß гадгверджуеться на клшпшому piairi i складае 90 % для клшчноТ фо-рми хвороби внмеш i 100 % - для субклшчно! та реагуючоГ позитивно.

У цшому отримаш результата, поряд ¡з вадомими, формують науково-техшчну базу для розробки нових електротехнолопй у сшьськогосподарському ВИробнИЦТВЬ

Результата робота були реаизозага:

У господарстеах КСП "Мр1я" i TOB "Колос" Вовчанського р-ну, Харюв-сько'1 облает! EKOHOMi4Ha ефекгившсть вщ використання низькоенергешчних ЕМП для лкування маститу у xopiß i впливу на борошняного хрущака склали 15,5 i 16,2 тис. грн, у piK, видаовдао (Акта впровадженкя).

Передпос1виа обробка насшня квасол! "Харювська-8" низькоенергетач-ними ЕМП дозволила одержат сорт квасол), придатно! для мехашзованого збирання, i збшьшити врожайшсть на 1,4 -1,6 ц/ra (Акт упровадження).

Вад упровадження результатов наукових дослщжень у ЦКБ "Протон" отримано економ1чний ефект 6 тис. грн. (Доводка про впровадження).

Особистий внесок заобувача. Hosi науков1 результата дисертацп отри-мши здобувачем особиста. У наукових працях, виконаних у сшвавторств], особистий внесок здобувача полягае у наступному:

у наукових працях [3 - 7, 9, 10, 12, 30 - 32] автору належить розробха й обгрунтування математичних моделей, що описують дослщжуваш процеси; у роботах [1, 2, 8, 11 - 14, 18, 20 - 23] автору належить розробка систем вишру i гхшй теоретичний анал13; у роботах [ 15 - 17, 19, 22, 24 - 28. 33, 34} автору належить обгрунтування ппотез i розробка методов застосування ЕМП у техноло-пчних процесах сшьськогосподарського виробництва.

Апробашя результата писертапн. Головш результата дисертаца повщ-омлено та обговорено на республ1канськш науково-техшчшй конференцй "Елеюротехнологи в сшьськогосподарському виробництвГ (м. Ташкент, 1990 р.); на семшар! "Застосування НВЧ - енергетикк в народному господарствГ (м. Харюв, НТТ iM. A.C. Попова 1992 р.); на м1-жнародшй конференцй "Teopia i техшка антен, НВЧ технологи в с/г виробництвГ (Харюв, ХДТУРЕ, 1995 р.); на м1жнароднш ювшейнш науково-техшчшй конференцй "Енергетика сшьськогосподарського виробництва" (м. Харюв, ХДТУСГ, 1998 р.); на м1'жнароднш науково-техшчшй конференцй "Техшчний прогрес у сшьськогосподарському виробництвГ (м. Ким, 1МЕСГ УААН, 1998 р.); на науково-техшчшй конференцй "Енергетика сшьськогосподарського виробництва" (м. Харюв, ХДТУСГ, 1999 р.); на виставщ-ярмарку "Наука Харгавщини 2000", Диплом третього ступеня "Техшчш засоби контролю НВЧ-вшшву на бюлопчю об'екти"; на мiжнapoднiй науково-техшчшй конференцй "MicroCAD - 2000. 1нформацШш технологи: наука, технжа, технолога, освпв, здоров'я" (Харив, ХДПУ, 2000 р.).

Публисаци: Основш результата робота опублнсоваш в 2 статях, надру-кованих у наукових часописах, у 18 статгях, надрукованих у науксво-техшчних зб!рках, у науков1Й монографй, у 4 депонованнх роботах, у 3 тезах доповщей на науковнх конференциях, у 2 патентах.

Структура й обсяг ооботн. Дисертацшна робота складаеться з\ встуггу, семи роздшв, висновюв i додатюв. Повний обсяг дисертацц гтановять 313 стор., список викоои«^«шх т'тера-г>-рких джср^л м1стить 234 найменування на 20 crop., мае 70 шюстращй на 37 стор., 5 таблиць на п'ятьох стор., 13 дода-шв на 33 стор.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ

У встугп обгрунтовуеться актуальшсть теми дисертацй; формулюеться наукова проблема, що розв'язусться; розкриваеться сугшсть I стан ще! пробле-ми; висвгглюегься зв'язок робота з програмами, планами та темами НДР; формулюеться мета 1 науков1 задач1 дослдаення, розв'язок яких забезпечуе досяг-нення поставлено! мета; визначаеться наукова новизна та практичне значения одержан'«, результата; визначаеться особистий вклад здобувача в надрукованих роботах; дана шформащя щодо апробаци дасертацшннх доопджень; наводиться перелж робп\ що надруковаш з теми дисертацн.

У першому розди» розгляиуто застосування елекгромаплтного випромь нювання в технолопчних процесах сшьськогосподарського внробншггва. Голо-вними напрямками в проведених дослщжениях можна вважати передпос1вну обробку насшня 13 метою одержання продукцц з запланованими властивостями, стимулювання зростання, пщвицення врожайносп й стшкосп до хвороб; боро-тьбу з1 шюдливими комахами, бур'янами; сушку наешь I плодав; лжування с1ль-ськогосподарських тварин.

Проведений aнaлiз стану проблеми показуе, що в даний час кр1м теплового юнуе також низькоенергетичний (шформащйний) вплив електромапитного випромшювання на бюлолчш об'екти сшьськогосподарського призначення. При низькоенергетичному вплив1 ЕМП на бюлопчш об'екти важливою с не тшьки енергы ЕМП, що де, але I його частота, поляризащя, експозищя 1 моду-лящя.

Теоретичш й експериментальш дослщжения останшх роюв, проведем шд кер1внихггвом А. Девяткова, С. Сипгько, £. Нефедова, Ф. 1закова, О. Бляндур, В. Шахбазова, Е. 1смашова, Б. Макаренко, Л. Кучина свйдчать, що метабол1чш продеси в бюлопчному об'екп пов'язаш з наявшетю шформащйних процеав у ньому на основ1 ЕМП мипметрового диапазону довжин хвиль. 3 огляду на те, що основою век шформацШних обмшв у ноосфер! е електромагштне поле, ва-

рто погодитися з гшотезою, вщповщно до яко'1 в мггоховдрих процес б!олог!ч-ного окислю вання завершуегься не створенням АТФ, а угворенням високочас-тотного ЕМП та юшзуючого протонного випромшювання, яю у сво'ш нерозри-вн!й едносп i складають енергонасичене биополе живо! клйини. Протонне випромшювання в юитиш використовусться дм передавання енергй' квантових взаемодй 13 ядрами атоьйв, причому прогони, що несугь шформацш, вщбива-ють специф1чт спекгри бшкових молекул. .. ......

HoBi-rai досладження гадтверджують положения i про електромагштну основу передач! генно\° шформацп. Акпшзащя гешв вщбувасться шд впливом сигналш ¡3 цитоплазми та з клштного оточення. Д1я низькоенергетичного Efvffl пов'язана з там, що через його вплнв молекуляр.ш взаемодц не можуть бути абсолютно надпшими. Ц) помилки грають важливу роль при синтез! ДНК, тому що в послшовносп основ ДНК укладена генетична шформацк клшши. Здатшсть азотистях основ молекул р!зномантшх нуклешових кислот «тзнавг-ти» одна одну шляхом нековалентжн взаемодц е основою мехашзм1в спадкоем-Hocri i мутацш.

Бюлолчна дая низькоенергетичного КВЧ випромшювання чггко виявлена на юптинному й оргашзменому piBHi i пов'язана з резонансним характером по-глннання. Резонаисний характер поглинання визначаеться там, що М1ж ядром клггини i клпинною оболонкою, заряджених р1знополярно, знаходяться загазо-BMiciii бшки - В1братори, що здатш до резонансного прийому й ЕМВ.

Що стосуеться р!вшв енергй, то для одержання запланованого бюлопч-ного ефеюу р!вень енергй низькоенергетичних ЕМП повинен перевищувати pi-вень слабких нековалентних зв'язюв у макромолекул!: юнних взаемодШ, водне-вих зв'язюв i вандерэаальсових взаемодШ.

Пошуки первинних мехашзм^в впливу низькоенергетич!шх елекгромагш-тних nonie на бшоб'екти повинш вщбуватися одночасно поряд з вивченням фу-нкщонування юшин мембран, тому що вони гранпъ виршшьну роль у житге-дояльносп оргагазму й, у першу чергу, чуглив! до впливу зовшшшх ф1зичних чшшиюв, При цьому слщ вщзначити, що дослщжуваш специф^чш мехашзми вплив!в низькоенергетичних ЕМП можуть зумовлювати вщповщш електричн! й магштш властивоеп мембран молекул i процсси ¡з Гхньою участю.

Ведомо, що час жнття бюлопчннх лшщних мембран обмежений i зале-жить вщ складу мембран та зовншшх фЬичннх чиннюав. Слщ додата, що в даний час цшком не вивченим аспектом у дослщженш електричних властивос-тей мембран е визначення poni наведеного електрнчного потешцалу на спй-юсть мембран гад даею низькоенергетичного елеетромагштного випромшюван-ня КВЧ даапазону.

Знания ж первинних, ф!зично обгрунтованих мехашзм1в впливу низькоенергетичних ЕМП на бюоб'екти, а також законом1рностей взаемозв'язку моле-

кулярного 1 системного ршнв дозволшъ поясните фазоспрямовашсть бюелекг-ромапптких ефект, що особливо важливо в сшьськогосподарському виробни-цтв1 для передпоавшм обробки насшня, боротьби 31 шюдливими комахами, л1-кування тварин.

При дослщжетп взаемодй ЕМП ¡з бюлопчними об'ектами сутгеве значения мае виб1р парачетр1в, що харакгеризують бюлопчну яюсть, як показник стану об'еета.

3 порюнялыкл оцшки характеристик кнуючих мeтoдiв 1 засоб1в контролю в обласп впливу елеетромагншшх 1 особливо низькоенергетичних пол1в на процеси жеттед!ЯЛЬносп рослинних 1 тварин них оргашзм1в випливае, що най-бшьше ¡нформативними й експресними методами серед багатьох йшгах е мето-ди люмшесценцп.

Як вщомо, окисно-вщбудовю реакци в бюлопчному об'скп супроводжу-ються випромшюванням светла - хемтомшесценщею. За власне свшння бш-об'екпв можуть бути вщпозщм три тили реакцш: активних форм кисню, окис-лювання лiпiдiв, реакци за участю окису азоту. Ц| реакци пов'язаш з утворен-ням вшьних рад1шиив у бшоб'еетт Дш на бюлопчнин об'екг низькоенергетичних ЕМП мЫметрового д1апазону призводить до утворення вйьних радикал1в, 1 тому хемшюмшесцешця буде вщбивати ¡нгенсивтсть метабол1чних процес1в у бюоб'екп, як резкщю на дою ЕМП.

Анал1з показав, що ¡снукта метода I засоби втнру надслабкого свтння бюлопчких об'екпв не забезпечують необхщну чуштасть 1 точшсть, можли-В1сть безупинно! реестрахш, ¿, кр1м того, жоден з розглянутих пристроГв не дозволяв проводит« потери при безпосередньому вшпш ниькоенергетичних ЕМП на бюлопчш об'екти.

На тдсташ проведеного анал1зу можна зробити висновок про те, що за-стосування низькоенергетичних випромшювань у технолопчних процесах рос-линншпва 1 тваринництва пов'язано з иайменшими пор1вняно з ¡снуючими ви-тратами енерги при найвгацому вшпш на шформащйш процеси житгедояльно-сп бюоб'екпв, тому що основою житгя е обмши речовин, енергн, шформаци.

Проте слщ зазначити, що ефекгивне використання низькоенергетичних ЕМП неможливо без розробки ф^зико-математичних моделей, що враховують параметры ЕМП та електрофплчя1 характеристики бюоб'екпв, без створення автоматизованих систем для внзвачення оптимальиих б^отропних парам етрш ЕМП i опрацювання експрес-шформацп про 1х вплив на бюоб'екги.

Двугий роз до присвячено дослщженню впливу низькоенергетичних електромагнггаих випромшювань НВЧ диапазону на бюенергетичш процеси, що вщбуваються на клшшному р1вш. Зокрема, розглянуто процеси, пов'язаш зi змшою мембранного потенщалу на мембранах морфолопчних елемеипв кров!

комах-шюдниюв сшьсысого господарства (борошняний хрущак, юльчастий коконопряд).

Дуже складна електрична система кров! знаходагься в безупинному 1 р1з-номаштному рус! по кровоносних судинах. У течи кров! морфолопчга елементи кров! прагнуть зберегти сво! осноаш ф1зичш парамелри при ыожливих 1хшх динам1чних перемнценнях. Отже електростатична система кров! балансуе б ¡ля точки свое! р1вноваги.

Зрозумшо, що посилення впливу НВЧ поля буде вщбуватися ¡з збшьшен-ням розм1р1в клшпш або в результат! кооперативно! взаемодн деилькох клтш. Мехашзм кооперативно! взаемодй може бути обумовлений юнамн, що оточу-ють мембрану! слабко пов'язаш з Н поверхнею.

3 наведених вище данях можна зробити висновок, що поки не !снуе уш-версальних моделей, що всеб^чно враховують ум явшца на кл!тинному р!вн! тд час впливу слабкнх електромагшпшх пол!в на тканини. Важливою особлив!спо практично уах моделей е те, що поверхня клтшно! мембрани розглядаеться як найбшьш шовгрне мюце здайснення розглянутнх вгаишв,

Можна припустите, що процес, який ¡снуе в позаклтшному середовшщ, м!ститъ у соб! мехашзми, здатн! штегрувага слабю поля на деяюй вщсташ, ! розвиваеться швидше по поверхн! мембрани, шж по Г! поперечному перер!зу.

3 анал1зу експериментальннх даних 1 теоретичних моделей виплнвае, що об'еднаш процеси зв'язку поверхневих взаемодш ¡з внутр!шньокл!тинними ме-хашзмами спочатку поширюються по поверхн! мембрани, а поттм шформащя передаеться усередину кштани, що також являе собою новий мехашзм у моделях молекулярно! бюлоги процессе збудження.

3 огляду на електричш властивосп, що характеризую«, тканинш клггини 1 формеш елементи кров], природно прнпустити, що зовшшш елекгромагнтн поля повинн! спричиняти на них певний вплив. Внаслщок цього змшюеться ступшь зв'язування К+, Са+ та шших юшв у мембраш (у тому чиан й юнних каналах), а також внникають змши ф!зшсо-х!м!чннх властнвостей поверхн! мембрани (мифов'язюстъ, рН, поверхневнй натяг, ефективний заряд). С вс! гид став и прнпустити, що гштюча дая елеетромагштного випромшювання на комах пов'я-зана з угворенням локальних дефекпв у мембранах морфолопчних елеменш кров!.

Показано, що одним Ь чишшюв таких змш може стати порушення пронесу дифузн речовини криь мембрану. Зовншн! елекгромагштн! поля можуть збшьшити або зменшити швидисть переносу ¡ошв ! зм!нити р!вноважний елек-тричний заряд на поверхн! заряджених елеменпв кров!.

Тому була розглянута математична модель дифузн речовини у внутршню дшянку юптини з урахуванням да низькоенергетичного елекгроматотного ви-пром1КЮвання.

Розглянуха модель дозволила визиачити змшу об'оу формених елемеип'в кров! при порушеши балансу в концентрацп íohíb зовшй усередиш цих елеме-htíb:

у* + Е^пш,

Q

(i)

дв?- заряд юна; Р - число Фарадея;

<рй - потенщал на мембращ в початковий момент часу; Н - газова стала; Т - абсолютна температура;

С$,С0 - концентращя 10Н1В зовш 1 усередиш клгпши, вiдпoвiднo; Уо - вихщний об'ем елемента кров)'; Р - величина проникносп мембрани; Г- час протасання процесу; с - дделегарична прокикшсть мембрани;

Ео 1 а)- амплпудз електрично1 скл адово* та кругова частота падаючгго електромагштного поля.

Це р1вияння дозволяе визначити величину проникнослт для вЫх речо-ин, що проходять кр1зь мембрану повшьшше, шж вода. Використовуючи поиптя етвалентного заряду, тобто помноживши Л1ву й праву частину р1вняння (1) на С\дг {Алее^У

диться гид д1ею електромагштного випромпповання:

множшпс ——-—j-j , одержимо вирзз для потенциалу на мембраш, що знаю-

Г* -£о (2)

(чяс£йа) 4 кеей0

де d - товщина мембрани;

1з змшою потенхцалу на мембраш пов'язаш уявлення, вщповщно до яких вихщ Í3 строю мембран гад дао електромагштного випромиповання обуновле-ний особливостями поведшая локальних дефектгв, як-то: наскр13но"1 поря в ni-шдному uiapi мембран. Звичайно, процес руйнацп мембран пов'язують Í3 дося-гненням параметрами системн деяких критичних значень, теля чого процес в^дхилення цих параметров crac незворотшм i приводить до руйнацй мембран.

Критичний радо'ус (г0 ) дефекту в мембран«, при якому наодизна пора не захлопуеться, даеться стввщношенням:

г0 = е/(сх+с?~), (з)

де а- лшшна напруга одинищ довжинн периметра дефекту;

а- натягмембрани;

С= -1);

Ет

С) - емшсть одинищ плопц мембрани; - доелектрична проникшего» лшадв;

е3 =80- даелектрична проншапсть води.

Використовуючи вирази (2) 1 (3), було проведено розрахунки радиуса на-скр1зно! пори в лвддному шар1 мембрани. Як випливае з розрахунюв, руйнащя мембран клиин елеменпв кровт комах буде вщбуватася шд дцею елехтромагш-тного випромшювання з частотою 34-36 ГГц 1 амгошудою електрично! складо-во! Е0 у межах 20-25 мВ/мм.

У третьому юоздЫ дослхцжена математична модель течи крсш в неста-щонарних умовах з метою одержання ¡нформаци про бюлопчш процеси при л1куванш тварнн низькоенергетичними елеюромагнпними полями НВЧ диапазону.

Науковим шдгрунтям доацджень, що ведуться, слугуе той факт, що елек-тромагнггт процеси являються не супутгами, а суггевими чиншками жиггедь яльносп будь-якого живого оргаюзму. Це означае, що при певнш експозицп й поверхневШ щшьносп потужносп, а також при вщповщних значениях частота модулящшшх та поляризащйних характеристик електромагатне випромшювання буде викликати бажаний терапевтичний ефект у тварин, що пов'язано також ¡з швидгастю течи кров1 в тканинах хвор их оргашв.

Анал1з стану питания по проблем! терапевтичноГ до електромагштного випромшювання на тварин показав, що в даний час немае обгрунтованих ыате-матичних моделей на органному 1 клшшному р^вкях, вихсутш теоретичт робота з шформацшного впливу випромшювання на нервову й кровоносну системи тварин.

Питаниям динамки течи кров! прнсвячена значна кшьюсть досладжень. Проте }хнш суггсвим нeдaлiкoм е те, що результата в них отримаш в стацшна-рнш постанови задач!, тобто для течи кров!, що не е функщею часу. Це злачно обмежуе застосування отриманих результата ¡, зокрема, вони не придатш для ошнкиявшц, пов'язаннх а впливом на течио кров1 тварин при !х лгкувашл низькоенергетичними ЕМП.

Для розв'язання ще! задач! скориспуемося р1внянням пдродинамжи На-

в'е-Стокса:

& р р р р\ Ъ)

де £ - другий коефинент в'язкосгп;

р - густина кровц

г; - в'язгасть кров|;

V - швидюеп. руху кров1;

Р - прикладеннй до входу тнск;

V/3 = ра¿г.

Сила /г пиражае дцо електромапптного поля на пов'язаш ¡з середови-щем заряд, струм I дор1вгаое

(5)

де ре - об'емна густина заряда; Ро - магштна проникшсть вакуума.

Кров у першому наближеши розглядалася як ньютошвська радина, а теч1я кров1 вважалася ламшарною. Урахування серцево! ритмнси \ вазомоторики су-дин здшснюеться через амшптуду прямокутних ¡мпульав, що дають на вход; судин, 1 через перепад тиску по довжшп судини. Пришил допущения дозволили лшеаризувати вирази Нав'е-Стокса для лодовжньо! складово1 швидкосп те-411 кров1, в результата чого задачу було зведено до розв'язання двох р!внянь у цилшдричшй систем! координат:

д1

-v

1 £ г дг

дг

гн

д\

в2

д<р1

1 &2

П-

дь ег

-- V

11. г дг

д\ д\

д<рг дг2

п -I * п

АР р I '

Розв'язок системи р^внянь (6) було одержано у наступному виглядк

2еИн>Н0,Ы3д г

2 V« ьхакхв

я |Ы

кI

1 [у(«,(0))2^]

йпк.Н-к1со5к11

+ кЧ

г,г

(а,(0))2 у(а1(0))2 + иа^бШ + и^хШ

2,2

кЧ

+кЧ

гл

(7)

де - кшематична в'язюсть кровц

Д?0 - перепад таску в кровоносшй судши;

//{0) - перший коршь функцй Бесселя нульового порядку;

а(°> = £Ь— •

1 К

Я П-довжяна 1 радхус кровоносноГсудини, вдаовщно;

Ь

и - промвкок часу иш пульсациями течи кров!; в - величина, обернена шпаруватосп лульсацШ течй кров!; г - поточна координата поперечного перетину кровоносно! судини; / - уявна одиниця;

а) - колова частота падаючого ЕМП; г - повздовжня поточна координата в кровоносному русл1. Розрахунки отриманого виразу (7) показали, що для досягнення терапев-тичного ефекту при лнсувашп маститу у кор^в варто використовувати низько-енергетичш ЕМП в параметрами: частота 3,1 ГТц; щшьшсть потоку пспужнос-■п 10 мВт/см1; експозищя 10 хв.

У четвертому роздш розглянуто вплив низькоенергетичних ЕМП на можлив1сть рекомбшади радикальних пар у бюлопчних об'ектах.

Дослщження магнпних 1 елсктричних властивостен бюлопчнюс об'г:а (мсыбрани, теч!я кров! 1 т. 1н.) дають шдставу думати, що тд Д1'ею низьк' йеР" гетичних ЕМП цшком можтпц ор1е!ггацшш ефекти поля, пов'язаш з г/К0М®'" нащею радикальннх пар у бюлопчних об'екгах. Фозичний механизм 1>/ЖГ!ИЕ0Г0 впливу низькоенергетичних ЕМП на радикальш реакци в бюснстг,ах склада-еться з того, що в молекулярних конденсованих системах Ь двох г.арамагштних

частоь 1;лостер1га!огься нер!вноважш процесн - - *------«ялцяе»чся ш-

теркомбшащйна спшова кою^--' ■> «арах часток, що реагують. Незважади па чс .^лвкоенерГЕтичннх ЕМП може бути пор1вняна з енерпею те-

плового руху, електромапптне випромшювання може змшити спшовий стан контактно» пари.

Реакци такого типу можуп» вадбуватися в бшлопчних системах, напри-клад, при переноа електрошв по колу цитохром1в 1 пов'язанш ¡з ними реакщею окисного фосфоршповання, при перенос! електрошв у реакщях циклу Кребса, при перенос1 електрошв пщ час фотосинтезу.

Стан молекули, що знаходиться пщ даею зовншшього електромагштного поля, описуеться ршнянням Шрьодшгера:

/ЙЧ'=НТ, (8)

де Л - стала Планка;

- власна хвильова функцк;

Н = Н0 + Н,;

Н0 - гамшьтошан вшьно1 молекули;

Н, - внесок у гамшьтошан за рахунок впливу зовшшнього елеетромагш-тного поля на молекулу.

В цьому випадку розв'язок р1вняння (8) будемо шукати у виглядг.

* = (1)у, (г)/*' + С2 (г)у2 (г)е'^'. (9)

де С, (/), Сг (/) - коефвденги;

V), н<2 - р^вт енерги.

Наведена хвильова функци описуе нестацюнарний стан системи молекул, яка не мае певного значения енерги. Вкконуючи вимгрювання енерги системи, у тому числ1 й ■пе», що була випромшена завдяки рекомбшаци вшьних ра-дикашв, ми будемо змшювага становище системи, приводячи и до стацюнар-ного стану з одним а можливих певних значень енерги, що дозволяються р1в-

штням Шрьодшгера. Ймовфшсть знайти систему в одному ¿з стацюнарних

-Л.

сташв ц(г)е * визначастъся квадратом модуля коефийекга Ck(t):

(10)

Таким чином, виходячи з уявлень про квантов! взаемодй бюлопчного об'-екта з низькоенергетичним елеетромагштним випромшюванням, був отрима-ний точний розв'язок р1вняния Шрьодшгера, який дав ÍMOBipHÍcTb рекомбшаци пари вшьних радикшлв у незбуджешй молекул1 п!д вшшвом зовшшнього елек-тромагштного випром)'нювання в залежносп вщ його частота, а також зсуву його частота стосовно власно! частота EMB бюоб'екта:

p,cosz—Í + п 2

Щ

sin

2

(И)

-\А

cos^-kf + cos^-úAí 2fi

+ В

sin 21 °t+cos(ñ + eo)t 2k 4 '

h{i4sin(>?2-a)í-Bsin(p2 +ta)f}2.

(12)

де p\ - ймов1рюстъ перебування молекул бюлогзчно1 речовшш у незбу-дженому cnani;

d2i - дипольний момент молекули;

£о - величина напруженосп електромагитного випромшювання; h - стала Планка;

Р2 - KMOB¡pHÍCTb перебування молекул речовини в збудженому сташ; Ata- зсув частота зовншшього випромшювання стосовно власно? частота переходу;

A i В - константа;

a) - колова частота зовншнього елекгромагштного випром1шовання.

А = {[4 Е1 рг + 2Пг р\р\ - Е,Та(4 Е1 р2 +

[4 е4о а +

+Ьг(рфРг+а)г-р1{/}г-«>)2))*

н4Р1(02©-ЗА2)2 + 4| Ьо*2(л(ЗА+Й)2 - д (д-Ш)2)+ 24 £0Й2 ^А (3-2р2ю-(01у

х{з(л2 А (А - -4 £02 Л)(й2(3/72+й))Ч 4 £2))"'; (13)

В2 = (4 Я04 рг + й4# (т1 + 2/32а-3£) + +4 Е02 й2 (р2(ЗА + «)2 - Л (Д - ) + +24 Е0 п1 Та (за2 -2А *>-й>2)[4 ¿0 А +

Х[4£2+Й2(ЗА+Й)1]"'.

I

Л5

2 I

(14)

Вирази (11) I (12) Еизначають залежшсть електромагштного випром^ню-вання В1Д часу 1 зсуву частота, а також вш часу й абсолютного значения частота, вщповщно, ймов1рноеп рекомбшаци вшьних радикальних пар 1 пов'язано! з ним хемшюмшесценци, викликано! впливом зовншнього електромагттного випром1нювання.

Викорнстовуючи В1фази (11) \ (12), були проведен! розрахунки ймовфно-стей переходу молекул ¡з збудженого стану у незбуджене для течи кров1 тва-рнн, сшьськогосподарсысих ншдкнив синатрошв (ТепеЬпо тоШог, Максоэта пеиэйа) 1 для насшня квааш при обробш його зовтштми ЕМП у визначеному даапазош частот ¡з змшою щшьносп потоку пспужносп, часу експозици, зсуву частота зовшшнього електромагштного випромшювання стосовно власно! частота випромшювання молекули речовини.

За розрахунками в сшъськогосподарському виробничтв! варто застосову-вати низькоекергетичш ЕМП ¡з параметрами:

частота /= 3,199015 ГГц, пцльшсть потоку потужносгп Р- Ю мВт/см2, експозищя Г = 0,8 с для лшування маститу у корЬ;

частота/ = 31,38026-38,88215 ГГц, щшьшсть потоку потужносп Р = 0,40,5 мВт/см2, експозищя I = 0,25-0,28 с для керування динамкою популяцп ши-дливих комах;

частота/= 51,790265 ГГц, щшьшсть потоку потужносп Р = 20 мВт/см2, експозищя I = 0,1 с для передпос1вно1 обробки квасоль

У п'ятому воздип проведено теоретичний аналкз вим!рювального пере-творювачз для контролю хемшюмшесценцц бюлопчних об'екпв.

Виб1р люмшесценцц бюлопчних об'екпв у якосп шформащйного параметра, що харакгерюуе вплив ЕМП неггешювих рЛвшв потужносгп, обумовив проведения дослщжень по створенню вим!рювального перетворювача (ВП), у якому б забезпечувалося ефективне опромшення бюлопчних об'екпв ЕМП.

Для вирйпення ще! задач1 розглянуго ВП на основ» двох розсновач1в, що помнцеш у вщрпок прямокутного хвилеводу. Перший розсиовач - дослщжува-ний бюлопчний об'ект, його мюце розташування поспйне, а другий - металева сфера, що перемщусться.

Щдбираючи вщповщним чином вщстань м!ж бюлопчним об'екгом 1 ме-талевою сферою, можна одержати максимальну штенсивюсть ЕМП у точщ розташування бюлопчного об'екга.

Визначення вщстат м)ж розсновачами пов'язано з розв'язанням електро-динам1чно1 задач! по розподшу ЕМП усередиш 1 поза дослщжувалого об'екга з урахуванням його лшйних розм1р1в, форми, щарувато? структури 1 неоднорщ-носп.

У робо« доошджена дифракщя електромагштних хвиль на багатошаро-вих бюлопчних об'екгах на основ! ¡нтегральних р1внянь, ешвалгнтних р1внян-ням Максвелла, разом ¡з граничними умовами як на межах прошарюв, так Iна меж! направляючо! еяектродинам1чно1 структури.

4лт

/-Ч ¡СОЕ.

де

¿0 (?) \ Н0 (?) - електричш 1 магнтя поля, вщповщно, яю були б у точщ

г при вшсутноеп бюлопчного розсиовача;

V- об'ем тша, що опром1'юоеться.

Значения пол1в, що стоять злова у виразах (15), залежать вщ положения точки ?. Яюцо ця точка знаходиться усередиш об'ему V, що займаеться бюоб'е-КТОМ, ТО ПОЛЯ, ЯМ СТОЯТЬ Зл1ва, ЯВЛЯЮТЬ собою ПОЛЯ В цьому ТТЛ!, тобто Т1 ж поля, що 1 гад знаком штеграла справа. У цьому випадку (15) е не що ¡нше, як ль ншш штегралыи р1вняння, що визначають елекгромагттне поле усередиш 610-лопчного об'екта з даелектричною 1 магштною проникностями е \ /ц. Яшцо ж точка ? знаходиться поза областю V, то (15) е ршняииями, що визначають новые поле через поле випромшювания (перший додаток) I poзciянe поле (другий додаток).

Розс1яне поле можна визначити через електричний [ магштний потенща-ли Герца Пэ \ Пм за допомогою вщомих ствв(дношень:

Для розв'язания поставлено! задач^ з викорнстанням р1внянь (15) 1 (17), були визначеш електромагштш поля всередиш бюлопчного об'екта, а також розсьчш на ньому. Вирази для внугршипх електромагштних пашв бшоб'скпв у нульовому наближешн мають вигляд:

¿рвсс = ¿2)/Гэ - тц0 хо{Г1и,

= (дгас! сНу+ к1)лм + Шс го1 Пэ.

(17)

о>

(18)

де А - матриця, що дор!внюе

'а\\ °\г а\ъ аг\ аг2 ап

^31 °32 «33,

Елемента матриц! визначаються наступними виразами:

ou=l +

£ j abc,

^--fi-ÎMW,).

Ее V 2 ;

^■♦(¿-"j-fc-y-

\

abc

/Л;

= —

£ ( abc

L 2

^{fjW/,);

fl33=i+

(Нт^К^'Ш''»

де a,b,c- nÍBBici бшлопчного об'екга елшсоэдно! форми;

/,, /3 - елнггичю ¡нтеграли.

Так, у випадку вигягнутого елшсоща, а = с > Ь :

/,=/3 =

1

■Г

arceos

A-J^/JC*),

a a4 J

^л/а2 -6г - arccos-j.

(20)

Яюцо ж елшсощ спяюснутий, то Ь~с<ак

3 о г ляду на те, що у вишрювальному перетворювач! використовуеться для Н\% а сам бюлопчний об'екг 1 меггалева сфера роэташоваж посереди!« [роко'1 спнки хвплеводу, було отримане розв'язання (15) \ (1?) для визначення сташ / лпж бюлопчним об'скгом 1 металевою сферою, при якому в мкц1 роз-пування бюоб'екта буде максимальна штенснвшсть елекгромагютного поля:

d, h - розм1ри хвилеводу;

Д0 - стала пошнрення;

tj - коефвдент вадбивання;

Я - радиус сфери;

V- об'ем 6ioo6'cifra;

К - хвильове число;

Д- визначник;

е - шелекгрична проникшсть об'екта.

Проведен! розрахунки по виразу (23) дозволили визначиги вщстань М1ж опчним об'екгом i металевою сферою для довжин хвиль 5...11 мм i 3MiH s I до 20, вщстань при цьому змшовалося з жгервал1 В1д 0,5 мм до б мм.

Отримаш результата теоретнчних досладжень можуть бути використаш стаорення трансформаторов опору у хвилеводних трактах пристрой, що рюються для використання впливу ЕМВ на бюлопчш об'екги.

У mocTowv роздии розглянуто принципи побудови автоматнзованих сис-для BHMipy надслабкого свтння бюлопчних об'екп'в, що знаходягься гад низькоенергетачних ЕМП.

Н

In (G+F-GF-rf)-In {rj +1 )GF 2До

(23)

При низькоенергетнчних р1внях ЕМП, що дають на бюлопчний об'ект, систему внм1ру повинш вщлзнятн висока чуппшсть, виб1ршсть \ интегральна оцшка величини, що вганрюсться, висока надштсть 1 невзаемоди датчиков 13 дослщжуваною бюлопчною речовиною.

При хемшюмшесценци виникають дуже слаби свгоюв! потоки, г тому ш-тенсившсть надслабкого свтння при вивчешн впливу ЕМВ на найважливиш процеси життедешьносп бюлопчних об'екп'в може бути ощнена за допомогою "фотоелектронного помножувача" (ФЕП).

Функщональна схема системи вим1ру бюхемтюмшесценцп бюоб'екпв складаеться з високовольтного блоку, вго.ирювального перетворювача, реест-руючого пристрою, штерфейсно! плати, персонально! ЕОМ, друкувального пристрою.

У розробленш установщ застосований метод вш^нру вихщного сигналу ФЕП - метод л1чби фотошв, що дозволило проводите ефекгавш вшпри як спонтанно'!, так I шдуковано! низькоенергетичними ЕМП НВЧ-щапазону бюхемь люмшесценцн.

При вибор! фотоприймача необхщно враховувати його швидкодпо, ттен-сившсть хемшюмшесценци, що вим1рюеться, спекгральна область, у якш здш-снюються ВИМ1рИ.

При реестрацп слабких свшювих потоюв, шдукованих низькоенергетичними ЕМП, ревень сигналу на вихода ФЕП може бути пор1вняний ¡з його влас-иими шумами як по амплпудо, так 1 по штенсивнооп. Там сигнали не можугь бути вилучеш без застосування спещальних фЬтьтрг'в. Задача внлучення сигналу на фош шум!в виршувалася за допомогою теорй оптимально! фшьтрацй.

Для синтезу фшьтра сигнал на вихода ФЕП був описаний функщ'ею:

т = А(е-« (24)

31 спектрального щшыпспо

= (25)

' (сг + 6Г)

де А - амплпуда сигналу;

1 . . г = — - тривашсть шпупьсу сигналу. а

Структурна схема оптимального фшьтра наведена на рис. I.

Рис. 1 - Структурна схема оптимального фшьтра першого порядку

Для иаведеноГ схеми були отримаш вирази для дисперси помилки фшьт-раци !>(/) 1 коефпнента передач! фшьтра АГ0(г) в чаек

и Тф V $.(<>)

5„(0)

(26)

1 Л и 1

-АЛЬ

(27)

де С, = -

I

■Ш |1 + 5г(0)

АгЛ(-

5,(0) V

5„ (0) - спектральна щшьшеть бшого шуму;

Тф - постшна фшьтру; /

1Ф

И 5.(0)

Як виплнвае з вираз1в (26) 1 (27), параметри Кй (/) i В(1) залежать вщ ширины спектра да /(0 1 рЬня завади л(<). При зменшенш спектрально'! щшьнос-■п завади коеф1шент К0 збшьшусться, наближуючись до посгпйно! величини в сталому режимь Пояснюеться це там, що при машй ¡нтенсивносп завади осно-вний внесок у помшпеу фшьтрацц вносить складова за рахунок проходження сигналу / (0 кр!зь фшьтр. Для п зменшення необхдао пщвищувати коефщент

передач! фшьтра Кй 1 розширювати смуту пропускания фшьтра шляхом змен-шення стало! часу Тф.

Збшьшення спектрально! щшьносгп завади призводить до збшьшення по-милки фшьтрацй 1 для и зменшення необхщно зменпштн коефнцент передач! К0 ! збшьшувати сталу фшьтра Тф, що призводить до звуження смути пропускания фшьтра.

У сталому режим! коефщденг передач! фшьтра буде доршнювати:

(28)

! його величина буде тим бшьше, чим бшьше вщношення спектральних щшь-ностей корисного сигналу! завади.

Для з'ясовування суп оптимально! фшьтрацй було отримано вшношення сигнал/шум на вихода фшьтра:

На рис. 2 зображено залежи сть вщношення сигнал/шум на виход! оптимального фшьтра.

Рис. 2 - Залежшстъ вщношення сигнал/шум д на виход! оптимального фшьтра для значень /л та аТф

Як випкае з рис. 2, для одержання максимального вщношення сигнал/шум на emcofli фшыра коефощент передач! фшьтра повинен бути мал им на тих частотах спектра, де еиерпя сигналу мала в пор1внянш з енерпею завади, й ¡стотним там, де переважае енерпя сигналу.

Вибором стало! часу Тф можна забезпечити сгаввадношення сигнал/шум

на вихода фшьтра в межах В1Д 20 до 30 разт для значень /л<\.

У сьомому поздип викладено результата експеримеитальиих дослщжень по вщпрацюванню блокш та вузл!в системи вим^ру хемшюмшесценцп: вим!рю-вального перетворювача, фшьтра, пщсилювача, високовольтного джерела живлен ня, узгоджуючого пристрою.

Внаслщок проведених дослщжень була створена система вн.чиру хемшю-мшесценцп бюлопчних об'еотв, що знаходяться пщ впливом низькоенергетич-них ЕМП, ¡з такими параметрами: область спектрально! чутливосп 300-380 нм; чутлив^сть з ¡нтенсивносп хемшюмшесценцп 2 ¡мп. /с; вщносна похибка не 6i-льше 2 %.

Для досл1Джеш1я з рослинами вибраш насшня цибул1 (allinm sera) сорту «Сонячний», селекцй Украшського iHcnnyiy овочЬшвдгва i баштаиництва м. Мерефи.

Клггини меристеми цибул1, що вщриняються значними розмфами хромосом, е зручними моделями для вивчення процеав розмноження хлгтин у норм! i теля да якогось ф1зичиого чинника.

НаЫння пророщували в чашках Петр!, що знаходшшсь у термостат! при Т = +27°С. Через 30 годин шеля замочування з загально! маси вщбирали пророст наеншя по 150-200 шт. з довжиною кореня до 1 им, частину яких залиша-ли для контролю.

При проведенн! експериментальних досл1джень вим1рювалися елеюроф1-зичш характеристики проростюв (тангенс куга втрат, даелектрична проник-HicTb). За допомогою граф1чно'( залежносп уточгаовали вщетаиь (/) мж роз-сиовачем та б10об'ектом у KaMepi перетворювача для BHMÏpy хемтюмшесценци, забезпечуючи максимальну пучшеть ЕМП у Micqi розташування проростов, що опромшювалися.

Опромшення настня цибул1 i вим1р хемшомшесценци проводили в д1а-пазош частот 35...75 ГТц, ¡з щшыпетю потоку потужносл 20 мкВт/см2 i експо-зищею 15,20,25 хв.

У дослщах i3 шидливими комахами об'екгами дослщження були викори-CTaHi актуальш представникн синатропно! ентомофауни - шидник ком1рних запасов борошняний хрущак (Tenebrio molitor) i гусениця кшьчастого шовкопряда (Malacosma netsurf).

У дослцц з борошняним хрущаком використовувалися личинки останньо-го в1ку, 1 прослщжувався його розвиток вщ личинок до ¡маго.

Кожний вар1ант експерименпв складався з 4 послщовностей по 30 личинок. Усього використано 1080 личинок.

Для уточнения б1отропних параметра ЕМП були проведет вим1ри штен-снвносп хемтомшесценцй личинок останнього шку борошняного хрущака 1 кшьчастого шовкопряда.

Личинки борошняного хрущака опромшювались у щапазош частот 34...40 ГГц, а кшьчастого шовкопряда в даапазош 29...34 11 ц.

У результат! вю«рю хемипомшесценци було встановлено, що для опро-мшепня личинок борошняного хрущака варто ззстосовувата ЕМП ¡з пар^гт-рами: частота 38,7 ГТц; експозищя 10 хв.; щшьшсть потоку потужносп 0,4 мВт/см2, а для личинок кшьчастого шовкопряда: частота 31,1 ГГц; експозищя 10 хв.; щшыпсть потоку потужносп 1,0 мВт/см2

Дослщження показали, що опромшення личинок борошняного хрущака на частой 37,7 ГТц ¡з щщынспо потоку потужносп 0,4 мВт/см2 призводило до зменшення числа лялечок пщ час окуклювання; при експозицц 5 хв. на 12,7 %, до 10 хв. - на 15 °/<п понад 15 хв. - на 18 %- сгосовно контролю.

Опромшення личинок 1 лялечок борошняного хрущака ЕМП ¡з параметрами: частота 38,7 ГТц, щшьшсть потоку потужносп 400 мкВт/см2, експозищя 10 хв. призводить до зменшення числа лялечок шд час окуклювання до 82,8 % стосовно контролю.

Як випливае з отриманих результат, оптамальними б1отропними параметрами для одержання проростив цибуш е: частота 44,7 ГТц, експозищя 25 хв., щшьшсть потоку потужносп 20 мкВт/см2.

Опромшення проростив цибугй з установленими параметрами провалили на спещальнпх стендах.

Шсля опромшення дослщш 1 контрольш насшня залишали для подаль-шого пророщення. Фпссували матер!али безпосередньо шсля впливу низькоене-ргетичного ЕМП 1 дал! через кожш 3 години протягом доби.

3 фксованого матер1алу готували препарата. Усього в даному дослщ було приготовано 300 препарата 1 вивчено бшьше 600000 клпин. Дослщження модельного об'екта на юптииному ршш сприяе побудов1 загально! схеми проце-сш, що розвиваютъся теля до низькоенергетачних ЕМП.

У результат! проведених дослщжень був установлений високий р1вень мь тотично1 активност!, що був обумовденнй да'ею електромагштного випромшю-вання, який призводив клтши меристеми до акгавного фйюлопчного стану.

Було також виявлено, що протягом 9 годин шсля опромшення число титан 13 мутащями хромосом у дослщ склало бшьше 20 % вщ ус1х вивчених ана-телофаз, а в контроле 2 %.

Для квасол1 сорту «Харювська - 8» метою експерименту було встанов-лення б1отропних параметр1в ЕМП, що забезпечували б одержання сорту, при-датного для мехашзованого складувалпя.

Середш зразки насшня, вццбраш для анал1зу за Держстандартом 12036 -85 ¡з вололстю 12 %, дшилися на 4 навюки по 5 г у кожшй, усього бралося 25 вар1ант1в. Кокгрольш 1 дослщш насшня квасолг розташовувалися у термоста-п у ростильнях ¡з кварцовим тском, падготовленнх за Держстандартом 12032 - 85. Температура в термостат} шдтриыувалася постшною 20±0,1 °С ¡з контролем три рази на прстш дня. Через дв! доби дослщна партм насшня у вим1рюваль-ному перетворюватп гадлятала опромшенню електромагштним випром1нюван-ням у д1*апазот частот 40...70 ГГц з одночасним вимфом хемотомшесценцп.

Внаслщок експеримету було встановлено, що для квасол1 варто застосо-вувати ЕМП ¡з параметрами: частота 51, 7 ГГц, експозищя 25 хв., щшьшсть потоку потужносп 20 м кВт/см2.

Для проведения польових кттв насшня квасол1 «Харювська - 8» опро-м1нювались електромагштним випром1шованням ]"з установленими параметрами.

Поавш якосп насшня визнапалися за Держстандартом 12036 - 85, 19037 -66, 12039 - 82. Як джерело НВЧ коливань використовували генератор дифрак-шйного випромшювання, виготовлений у ЕРЕ НАЛ Украши. Генератор на частот! 51,7 ГГц забезпечував одночасне опромшення поверхт 20 м2 ¡з товщиною шару наешь 2 - 4 см.

Насшня квасол1 оброблялися ЕМП за добу до поаву в 1992 рощ, за 3 доби в 1993 рощ I 4 доби в 1994 рощ, повторшсть дщянок, площею до 2,5 га, була чотириразовою. Густота пociвy вибиралася з розрахунку 320 тис. штук насшин на гектар. Врожан збирали мехашзованим засобом. 3 польового досвщу сладу с, що довжина стебла квасол1 збшышиюся на 8...11 см, а врожайшсть на 1,4...1,6 ц/га.

Достов1ршсть отрнманих дан их визначапася методом дисперсшного ана-

л1зу.

Пщвищення врожаю квгсол! пов'язано з1 збшьшенням млькостт бoбiв 1 кшьмстю зерен, що припадають на одну рослину. Кшьюсть зерен на одну рос-лину збшьшиласяна2,6...3,1 шт.

У дослщах, що було проведено на коровах, в якосп джерела електромаггатного випром1нювання для лжування маститу використовувався генератор на частоп 3,1 ГТц »з доелектричною антеною. Вюидна потужшсть генератора складала 10 мВт/см2. Антена встановлювалася контактно на уражену долю вимеш за допомогою липко! строки. Експозищя опромшення складала 10 хв. Опромшення провадшм два рази на добу. Для дослщження були вцибраш дв1 групи корш (дослщна х контрольна) по ознаках поразки

групи кор!в (дослщна 1 контрольна) по ознаках поразки вимеш: юншчному, субклшчному 4 подразненням.

Ветеринарну оцшку провадили шляхом юишчного огляду, дтаматигово! проби з тдтвердженням проби вщстоювання, пщрахунюв бакгерюлопчними дослщженнями 1 тдрахунюв лейкоципв. У досладшн груш за весь перюд ¡спи--пв знаходнлося 14 кор!в, що мали поразку 12 часток ¿з клшчною формою, 5 часток 1з субюишчною 1 8 часток, що реагувалн позитивно. 3 уай кшькостт до-слщних тварин не внлшувалося лише одна з юншчною формою. Вщсоток ви-дужання для дано! групи склав 86 %. Терши ткувания кор;в ¡з кшшчною формою маститу низькоенергетичним випромшюванням НВЧ диапазону склав у се-редньому 10,2 дня, субклшчною - 6,3 дня 1 реагуючих позитивно - 4,5 дня.

Для контрольно!' групи було вцдбрано 13 корм ¡з 17 ураженнми частхами, у тому чист 7 часток ¡з юишчним маститом, 4 ¡з субклшчним 1 6 - реагуючих позитивно. Термш лжування в контрольнш груш склав: ¿з клшчною формою -14,5 дш; субклшчною - 10,3 дня 1 реагуючих позшивно - 9,3 дня. 3 юншчною формою маститу не вшпкувалася тшьки одна тварина. Вщсоток видужаиня склав 75 %.

Кор1в контрольно! групи шкували аягибютикамн шляхом уведення внут-рим'язово два рази на добу пенщилшу з» стрептомицином або мастисаном.

Терапевтичний ефект електромагштного випромиповання при лисуванш маститу у кор1в шдгверджусться на клгтинному рЬш 1 складае 90 % для кшшч-но! форми поразки вимеш, 100 % для субклшчно! 1 реагуючо! позитивно.

висновки

Дисертащя присвячена теоретичннм та експериментальним проблемам створення ресурсозбери-аючих елехтротехнологш у сшьськогосподарському виробнштгв1 з використанням низькоенергетичних елекгромагштних пол^в.

У результат! виконання робота отримаш таю основш результата.

1. На шдстав! узагальнення фактичного матер1алу впчизняних I закор-донних наукових публкащй випливае, що в електротехнолопчних процесах сшьськогосподарського внробшщгва для лшування тварин, передпоЫвно! об-робки наешь, гноблення шюдливих комах варто застосовувати низькоенергети-чш (шформацШш) ЕМП НВЧ 1КВЧ доалазошв.

2. Для визначення диапазону змш бютропних параметр1в 1 характеру вза-смоди низькоенергетичних ЕМП ¡з бюоб'ектами необхщна розробка математи-чних моделей для течи кров! тварин, для молекулярних процеав у б10Л0пчних мембранах 1 моделей для радикальних реакцш на основ! взаемоди квантово! си-стеми з зовшшшм ЕМП.

3. БюфЬичний анашз процеав на молекулярному piBHi показав, що шфо-рмащйна Д1я низькоенергетнчних ЕМП спрямована на азотисп основи ДНК, ¡з якими пов'язаний механизм спадкоемносп i мутаци, причому граничив значения енергц ЕМП повинно перевшцувати р1вень слабких нековалентних зв'язюв у макромолекул!: юкних взаемодй, водневих зв'язюв i вандерваальсових взаемо-зв'язгав, тобто pifiiii енергп повинт знаходитися в щтерват вщ одиниць мкВт/см2 до десятив мВт/смг.

4. 1нтенсиф1кац1я електротехнолопчних процеав сшьськогосподарського виробтщгва на ochobi застосування шформащйних ЕМП можлива лише !з впровадженням у технолопчний цикл автоматизованих систем для контролю хемшюмшесценцц, шо внзначае характер взаемодй ЕМП >з бюлопчними об'ек-тами.

5. Встановлено, що для руйнацй мембран клгган кров1 шкщливих комах сшьського господарства варто застосовувати електромагштне випромшювання з амшптудою 20-25 мВ/мм у ддапазош частот 34-36 ГГц. При цьому показано, що середнш час житгя бюлопчних мембран клгган Kposi комах, що знаходяться п1д впливом зовншшього електромагштного поля з параметрами: частота 35 ГТц i амплпудою Е0 > 20 мВ/мм, складае 10-6 мкс.

6. На гадстав! розв'язания диференщйних та ¡нтегро-диференцшних piß-нянь, що описують процеси в нестацюнарнш течи кров1 при наявносп зовшш-нього електромаггатного поля, виявлено, що низькоенергетичш ЕМП можуть впливати на кровоносну систему тварин.

7. Для одержання терапевтичного ефекгу, при лпсуванш маститу у кор!в, варто використовувати низькоенергетичш ЕМП ¿з параметрами: частота 3,1 ГГц, щшыпсть потоку потужшсть 10 мВт/см2, експозиц1я 10 хв.

8. Виходячи з уявлень про квантово-мехашчну цшсшсть бюлопчних об'-eiaiB, отримано розв'язок р^вняння Шредингера для двор1внево1 системи, що дозволяе розраховувати 6ioTponHi параметри ннзькоенергетичних електромаг-штних пол!в при воин взаемодй з бюлопчиими об'екгами сшьськогосподарського призначення.

9. По 3Mini можливостей рекомбшацц пар вшьних радикашв знайдено, що в сшьськогосподарському виробиищты варто застосовувати низькоенергетичш ЕМП ¡3 параметрами:

- частота / = 3,1999015 ГГц, щшьшсть потоку потужносп Р -10 мВт/см2, експозищя f = 0,8 с для лжування маститу у Kopie;

- частота / = 31,38026 + 38,88215 ГГц, щшьшсть потоку потужносп Р = 0,4...0,5мВт/см2, експозищя t = 0,25...0,28 с для керування динамжою популяций шкщливих комах;

- частота / = 51,790265 ГГц, щшьшсть потоку потужносп Р = 20 мкВт/см2, експозищя I =0,1 с для нередпоавно! обробки квасоли

10. Для одержання цшеспрямованих змш у б1олопчних об'екгах, при об-робш 1х низькоенертетнчними ЕМП, необхщш джерела НВЧ-коливань ¿з вщно-сною стабшьшспо частота 10"7...10"'...

11. Теоретично обгрунтоваш 1 розраблеш вим1рювальш перетворювач! на ocнoвi двох розсиовачм для вишру хемшюмшесценцп бюоб'екпв, шдуковано! низькоенергетичними ЕМП. Для вирипеиня теоретично! задач1 використаш ш-тегральш р1вняння, еквхвалентш р!внянням Максвелла, розв'язання яких знай-дено за допомогою функщй Грша 1 ньютошвського лотенщалу для бюоб'екпв рпномаштно! форми: елтсоща, сфери, цилшдра.

12. Вирипення ще! задач! дозволило визначити вщстань мiж бюлопчним об'ектом 1 металевою сферою ¡з метою одержання максимально! амгонтуди иа-пруженосп ЕМП у м!сщ розташування бюлопчного об'екга для довжин хвиль 5...11 мм 1 змш е1 в!д 4 до 28, в¡дстань при цьому змiюoeгьcя в штервал! вщ 0,5 мм до 6 мм. Вшшрювальш перетворювач1 цього типу доцшьно використовувати у селекцшних методах у рослиннищи.

13. Для ресстрацй надслабких випромшювань бюлопчних об'екпв порядку 101 - 103¿мп./с варто застосовувати схему рахунку одиничних !мпульав, для яко! гранична швидюсть рахунку фотоелектрошв буде визначатися поспйною часу ЯС анодного кола ФЕП. Свгглов1 потоки бюлопчних об'екпв, що шдуко-ват низькоенергетичними ЕМП, амплпуда яких пор1вняна з ршнем власних шум1в ФЕП, варто видшяти за допомогою оптимального фшьтра на основ! зво-ротного зв'язку 1 внугршшього К01Пуру.

14. Встановлено, що для визначення б1отропних параметр!в ЕМП, вико-ристаних для опромшення бюлопчних об'екпв сшьськогосподарського призна-чення, варто застосовувагги розроблену систему контролю хемшюмшесценцп об'екпв ¡3 параметрами: область спектрально! чутливосп 300-830 нм, чутли-внггь по змпп штенсивносп хемипомшесценци бюоб'екпв - 2 ¡мп./с, вщносна похибка не бшьш 2 %.

15. Показано, що передпоивиа обробка наешь квасол! "Харивська - 8" низькоенергетичними ЕМП на частот 51,7 ГГц, Ь щшьшетю потоку потужшс-тю 20 мкВт/см2 та експозищею 25 хв. призводять до збшьшення довжини стебла на 8-11 см ! врожайностг на 1,4-1,6 ц/га в пор1внянн! з контролем.

16. Опромшення личинок 1 лялечок борошняного хрущака ЕМП ¡з параметрами: частота 38,7 ГГц, щшьшсть потоку потужносп 400 мкВт/см2, експозищя 10 хвилин - призводить до зменшення юлькосп лялечок шд час окуклю-вання до 82,8 % стосовно контролю, окуюповання вщбуваеться з затримкою на 5-6 дшв, вихщ 1маго личинок, що окуклились, ¡з дефектом складае 100 %.

17. Встановлено, що вихщ ¡маго кшьчастого шовкопряда з патолопями, при вплкв1 ЕМП на частой 31,3 ГГц !з пцльшстю потоку потужносп 1 мВт/см2, с клав 75 штук або 93,7 % стосовно контролю.

18. Доведено, що иемедикаментозне лнсування маститу у кор»в можна здшснювати на основ1 застосування низькоенергетнчних ЕМП ¡з параметрами, частота 3,1 ГТц, потужшсть потоку потужносп 10 мВт/см2, експозищя 10 хв. ¡з дворазовим опромз'ненням у добу.

ОСНОВН1ПУБЛ1КАЦП 3 ТЕМИ ДИСЕРТАЦН

1. А.Д. Черенков, Е.Л. Пиротги. Технические средства контроля СВЧ воздействий на биологические объекты. -Научная монография. -Харьков.: Крок, 1999. -182с.

Проведено теоретичний анал1з систем вим!рювання. Особистий внесок -

90%.

2. Черенков А.Д. Анализ параметров оптимального фильтра для регистрации сверхслабых световых потоков от биообъектов // Механжа та машинобу-дування. - 1998. - №2. - С. 252-256.

3. А Д. Черепков, Е.Л. Пиротги. Рассеяние электромагнитных волн на биологическом объекте в волноводе И Механка та машинобудування. - 1999. -№1,-С. 128-132.

Розв'яззяа електродннам1чна задача для систем вим^рювання хемьиомше-сценцп бюоб'ектгв. Особистий внесок - 90 %.

4. Черенков А.Д., Пиротги Е.Л. Изменение мембранного потенциала клеток биологических объектов, находящихся во внешних электромагнитных полях И Вестник ХГПУ. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып. 92. - С. 96 - 100.

Розв'язана теретична задача. Особистий внесок - 90 %.

5. Черенков А.Д. Анализ кровотока животных при лечении их низкоэнергетическими электромагнитными волнами СВЧ-диапазона // 36. наук, праць "Питания елекгрифкацй сшьського господарства". - Харгав: ХДТУСГ. - 1999. -С. 137- 142.

6. Черенков А.Д. Математическая модель кровотока в нестационарном режиме для сельскохозяйственных животных. -Сб. научн. тр.: Проблемы бионики. - Харьков, ХГТУРЭ. - 1999. - Вып. 51. - С. 116 - 121.

7 .Черенков АД., Пиротги Е.Л. Моделирование процесса хемилюминес-ценции биологических объектов под воздействием внешних ЭМП // Вестник ХГПУ. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып. 93. - С. 81 - 86.

Розв'язана задача на основ! квантових взаемодш ЕМП з бшоб'ектами. Особистий внесок - 90 %.

8. Черенков А.Д. Теоретический анализ измерительных преобразователей для контроля сверхслабых свечений биологических объектов. - В сб. научн. тр. Радиотехника. - Харьков: ХГТУРЭ, вып. 102,1997, с.145-151.

9. Черенков А.Д., Пнротги Е.Л. Использование электромагнитного излучения в сельском хозяйстве для угнетения вредных насекомых. - Вестник ХГПУ. - Харьков: ХГПУ. - 1999. - Вып. 88. -С.75-78.

Розраховаш параметрн ЕМП для пригшчення пшдливих комах. Особистий внесок - 90 %.

10. Черенков А.Д., Косулина Н.Г., Пиротти Е.Л. Определение интенсивности электромагнитного излучения животных в зависимости от скорости движения кровотока. - Вестник ХГПУ. - Харьков: ХГПУ. - 1999. - Вып. 47. -С. 94-97.

Опрацьовано модель течи кровь Особистий внесох - 70 %.

1!. Пиротти Е.Л., Черенков А.Д., Зотова З.И. Определение оптимального расположения биологических объектов в волноводе. - В науч. сб. распространение радиоволн в миллиметровом и субышшшетровом диапазонах. - Харьков.: ИРЭ АН Украины, 1996. - С.212-225.

Розв'язано задачу рошицення бюоб'екпв у хвилеводо. Особистий внесок -

75 %.

12. Черенков А.Д., Пиротти Е.Л., Косулина Н.Г. Влияние низкоэнергетических ЭМП на вероятность рекомбинации радикальных пар в биологических объектах //Вестник ХГПУ.-Харьков: ХГПУ.-2000.-Вып. 105.-С. 137- 140.

Розв'язано задачу по вивченню рекомбшацн радикальних пар в бюоб'ек-тах. Особистий внесок - 80 %.

13. Черенков А.Д. Синтез фильтра методом пространства состояний для измерения сверхслабого свечения биообъектов // Вестник ХГПУ. - Харьков: ХГПУ. - 1998. - Вып. 37. -С.67-70.

14. Черенков А.Д. Анализ систем измерения сверхслабого свечения биообъектов в пространстве состояний. - Научн. сб. Питания електрифжаци сшьсь-кого господарства. - Харив: ХДТУСГ, 1998. - С.30-33.

15. Черенков А.Д., Пиротти Е.П. Применение информационных ЭМП в технологических процессах сельскохозяйственного производства. И Вестник ХГПУ. - Харьков.: ХГПУ. - 1999. - Вып. 62 - С.72-77.

Сформульоваш пропозици щодо використання ЕМП у сшьському госпо-дарстви Особистий внесок - 90 %.

16. Кучин Л.Ф., Черенков А.Д. Роль низкоэнергетических ЭМП миллиметрового диапазона в метаболических процессах биообъектов. - Вестник науки и техники - Харьков: Дом науки и техники. - 1999. - № 3. - С.44-46.

Опрацьоваш гшотези щодо вплмву ЕМП на метабатчш процеси у 610-об'ектах. Особистий внесок - 90 %.

17. Л.Ф. Кучин, А.Д. Черенков, В.А. Грабина. Некоторые проблемные вопросы применения электромагнитных излучений в медицине и сельском хозяй-стве.//Вопросы электрификации сельского хозяйства. - Харьков.: ХГТУСХ. -1996.-€.10-13.

Сформульоват уявлення щодо шформащйного впливу ЕМП на бюоб'ек-ти. Особистий внесок - 70 %.

18. Черенков А.Д., Пиротги ЕЛ., Косу лнна Н.Г. Вероятность рекомбинации радихальних пар в биообъектах при резонансном воздействии на них ЭМП. Вестнитк ХГГТУ. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып. 106. - С. 27 - 31.

Розв'язано задачу по вквченню рекомбшацп радикальних пар в бюоб'ек-тах. Особистий внесок - 80 %.

19. Грабина В.А., Лалтий H.A., Черенхов А.Д. и др. Применение низкоэнергетических СВЧ полей для предпосевной обработки семян зернобобовых культур. - В сб. науч. тр. Использование СВЧ энергии в сельскохозяйственном производстве. - Зерноград: ВНИИТИМЭСХ, 1989. - С.35-38.

Наведено дата польових ¡сшгпв передгкгавноГ обробки насшня ЕМП. Особистий внесок - 85 %.

20. Черенков А.Д., Пиротги Е.Л., Пиротги А.Е. Измерение хемшпомннес-ценции биологических объектов, индуцированной низкоэнергетическими элкг-ромагнитнымн полями // Вестник ХГПУ. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Bin. 102. -С. 99- 103.

Запропоновзно устрой для вкшрювання хемшомшесценци. Особистий внесок - 70 %.

21. A.C. Клейман, П.А. Кравченко, Л.Ф. Кучин, А.Д. Черенков. Некоторые вопросы создания и применения широкодиапазонных КВЧ источников колебаний. -Харьков.: Украинский метрологический журнал. -1999. -№2. -С.20-23.

Запропоновано методику розрахунмв та наведено пракгичш результата прнпйчення шюдливих комах с/г. Особистий внесок - 70 %.

22. Черенков А.Д., Кузнецов А.И. Влияние низкоэнергетических ЭМП на мернстематические клетки первичных корешков растений. II Коммунальное хозяйство городов, научно-технический сборник. Серия: технические науки. - Киев: "Техшка" 2000. - 2000. - Вып. 23. - С. 133 -137.

Досшджено вплив ЕМП на мер1стематнчну тканину коршщв цибуль Особистий внесок - 85 %.

23. A.C. 1601789 (СССР), A01S1/00. Способ предпосевной обработки фасоли / Черенков А.Д. и др. - №4369875. Заявлено 26.10.87: Зарегестр. в ГРН 22.06.90.

Запропоновано cnociö обробки насшня низькоенергетичними ЕМП. Особистий внесок - 70 %.

24. Патент RU Ks 2017140 C1 5G01 21/76. Камера устройства для регистрации сверхслабого свечения биологического объекта. Черенков А.Д., Зотова З.И. и др. - № 48579670; Заявлено 08.08.90; Опубл. в БИ, 1994, №14.

Запропоновано устрй камери. Особистий внесок - 85 %.

25. Черенков А.Д., Черепнев A.C., Кучин Л.Ф. и др. Исследование комплексного влияния СВЧ-поля и биологически активных химических соединений на вредителей сельского хозяйства; Тез. докл. рсспубл. науп.-прам. конф. / Ташкент, ин-т инж. ирригации и механиз. сельск. хоз-ва.- Ташкент, 1990. -С.12-14.

26. Научно-исследовательская работа «Урожай» № 5283: Отчет ХИМЭСХ: Руков. работы Л.Ф. Кучин. Инв. № 00945. -Харьков, 1985. -121 с.

27. Кучин Л.Ф., Черенков А.Д., Грабина A.A. СВЧ-технологии в сельскохозяйственном производстве. //Тезисы Международной конференции "Теория и техника антенн". - Харьков: ХГТУРЭ. -1995. - С.104-105.

28. Кучин Л.Ф., Свергун Ю.Ф., Грабина В.А., Черенков А Д. и др. Предпосевная обработка семян низкоэнергетическими электромагнитными полями крайне высоких частот: Тез. докл. республ. науч.-пракг. конф. «Электротехнология в сельскохозяйственном производстве» / Ташкент, ин-т инж. ирригации и механиз. сельск. хоз-ва.- Ташкент, 1990. - С.45-46.

29. Черенков А.Д. Зотова З.И. Кинетика затухания хемилюминесценцни корневой системы пшеницы после воздействия низкоэнергетических ЭМП СВЧ. - Харьков, 1994. - 5 с. - Рукопись представлена ХИМЭСХ. Деп. в ГНТБ Украины 1 марта 1994. № 440-Ук94

30. Черепнев A.C., Черенков А.Д. Исследование внутренних полей в биологических объектах различной геометрии, находящихся во внешнем электромагнитном поле. - Харьков, 1981. - 11 с. - Рукопись представлена ХИМЭСХ. Деп. в ВИНИТИ 20 августа 1982, № 4621-82.

31. Черепнев A.C., Черенков А.Д. Магнитная гидродинамика кровотока при наличии внешнего переменного поля. - Харьков, 1981. - 9с. - Рукопись представлена ХИМЭСХ. Деп. в ВИНИТИ 20 августа 1982.

32. Черепнев A.C., Пиротги Е.Л., Черенков А.Д. Воздействие электромагнитных ВЧ полей на биообъекты с размерами меньше длины волны. - Харьков, 1981. - 6с. - Рукопись представлена ХИМЭСХ. Деп. в ВИНИТИ 4 июня 1982, №2813-82.

33. Кучин Л.Ф., Черенков А.Д. Новые электромагнитные технологии сельскохозяйственного производства // Харьковский фермер-97.-ХГТУСХ. ■ 1998,- С.96-109,

34. Научно-исследовательская работа "Разработка и исследование технических средств для изучения электрофизических свойств биологических систем в ММ диапазоне длин волн", № 5781: Отчет ХИМЭСХ: Руков. Л.Ф. Кучин. Инв. № 2913. - Харьков, 1984. - 358 с.

АНОТАЦ1Я

Черенков О.Д. Теоретичш основи ресурсозбер1гаючих електротехнолопй та системи контролю бюоб'еютв при обробщ 1х низькоенергетичними електромагштними полями у сшьськогосподарському вкробництв1. - Рукопис.

Дисертащя на здобутгя наукового ступеня доктора техшчних наук за фа-хом 05.20.02 - застосування електротехнолопй в сшьськогосподарському виро-бниогт. - Нацюнальний аграрний ушверситет, Кшв, 2000.

У дисертацп розглядаеться важлива для теорй 1 практики проблема по створеншо енергозберогаючих технологш у сшьськогосподарському виробниц-тш на основ! застосування низькоенергетичних (шформащйних) полов НВЧ-Д1апазону. Зокрема, були розроблеш: модель для з'ясування впливу низькоенергетичних ЕМП на мембранннй потенщ'ал формених елементо крово комах 13 метою керування динамкою популяцШ шкдагавих комах; модель течц кров1 тварин для охлього л1кування електромагштними полями. На основ! квантових взаемодШ бособ'ектов оз зовшшшм електромагн!тним випромйиованням були отриман! результата для визначення попередшх б!отропних параметр1в ЕМП, що призводять до оч!куваного б!олог!чиого ефекгу. 3 щао метою була розроб-лена система вим!ру хемшюмшесценцн бюоб'екпв. Практична перев!рка подтвердили достоз1ршсть отриманих результата

Юпочов! слова:, ресурсозберогаюч1 електротехнологи, б!ооб'ект, низькоенергетишп електромагоптао поля, хемшюмшесценцоя, боотропш парам етри.

АННОТАЦИЯ

Черенков А.Д. Теоретические основы ресурсосберегающих электротехнологий и системы контроля биообъектов при обработке их низкоэнергетическими электромагнитными полями в сельскохозяйственном производстве. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.20.02 - применение электротехнологий в сельскохозяйственном производстве. - Национальный аграрный университет, Киев, 2000.

В диссертации рассматривается важная дня теории и практики проблема по созданию энергосберегающих технологий в сельскохозяйственном производстве на основе применения низкоэнергетических (информационных) полей СВЧ-диапазона. Применение низкоэнергетических ЭМП для воздействия на биологические объекты связано с наименьшими затратами энергии при максимальном влиянии на информационные процессы жизнедеятельности биообъектов, которые зависят не от величины энергии воздействующего излучения, а от соответствующих модуля ционно-временных и частотных параметров поля, конкретных для каждого биологического объекта с учетом стимулирующего или ингибирующего эффекта. Целью данного диссертационного исследования являлась разработка теоретических основ ресурсосберегающих электротехнологий при воздействии низкоэнергетических ЭМП на биологические объекты, и использование полученных результатов в электротехнологических процесса* сельскохозяйственного производства для предпосевной обработки семян, лечения животных, управления динамикой популяций вредных насекомых, а также разработка и создание автоматизированных систем для определения биотроп-ных параметров ЭМП, вызывающих целенаправленные изменения в развитие биообъектов при их обработке ЭМП. Биофизический анализ процессов на мо лекулярном уровне показал, что информационное действие низкоэнергетиче ских ЭМП направлено на азотистые основания ДНК, с которыми связан меха низм наследственности и мутации, причем пороговое значение энергии ЭМГ должно превышает уровень слабых не ковалентаых связей в макромолекуле ионных взаимодействий, водородных связей и вандерваальсовых взаимосвязей т.е. уровни энергии должны лежать в интервале от единицы мкВт/см2 до десят ков мВт/см2. Для определения диапазона изменений биотропных параметров 1 характера взаимодействия низкоэнергегическнх ЭМП с биообъектами был; разработана математическая модель кровотока животных для лечения их ЭМП модель молекулярных процессов в биологических мембранах с целью управле ния динамикой популяций вредных насекомых сельского хозяйства и модел для радикальных реакций на основе квантовых взаимодействий биообъектов внешним ЭМП. На основе квантовых взаимодействий биообъектов с внешни) электромагнитным излучением были получены результаты для определени предварительных биотропных параметров ЭМП, приводящих к намеченном; биологическому эффекту. Для определения биотропных параметров ЭМП, ис пользуемых для облучения биологических объектов сельскохозяйственного на значения, была разработана система контроля хемилюминесценции объектов параметрами: область спектральной чувствительности 300-830 нм, чувств* тельностъ по изменению интенсивности хемилюминесценции биообъектов -имп./с, относительная погрешность не более 2 %. Автоматизированная систем устраняет субъективность, создает по заданной программе возможность пол) чения различных структур ЭМП, ищет оптимальные значения откликов бис

объектов, сигнализирует об их наличии, запоминает режим, допускает изменение программ. Практически показано, что предпосевная обработка семян фасоли "Харьковсхая-8" низкоэнергетическими ЭМП на частоте 51,7 ГГц с плотностью потока мощности 20 мкВт/см2 и экспозицией 25 мин. приводит к увеличению длины стебля на 8 - 11 см и урожайности на 1,4 - 1,6 ц/га по сравнению с контролем. Облучение личинок и куколок мучного хрущака ЭМП с параметрами: частота - 38,7 ГГц, плотность потока мощности - 40 мкВт/см2, экспозиция -10 мин. Приводит к уменьшению числа кухолок при окукливании до 82,8 % по отношению к контролю, окукливание происходит с задержкой на 5 - 6 дней, выход имаго окуклившихся личинок с дефектом составляет 100 %. Установлено, что выход имаго кольчатого шелкопряда с патологиями при воздействии ЭМП на частоте 31,3 ГТц с плотностью потока мощности 1 мВт/см2 составил 75 штук или 93,7 %. Доказано, что немедикаментозное лечение мастита у коров можно осуществлять на основе применения низкоэнергетических ЭМП с параметрами: частота - 3,1 ГГц, плотность потока мощности - 10 мВт/см2, экспозиция - 10 мин. с двухразовым облучением в сутки. Терапевтический эффект электромагнитного излучения при лечении мастита у коров подтверждается на клеточном уровне и составляет 90 % для клинической формы поражения вымени н 100 % для субклиннческой и положительно реагирующей. В целом полученные результаты формируют научно-техническую базу для разработки новых электротехнологий в сельскохозяйственном производстве.

Ключевые слова: ресурсосберегающие электротехнологии, биообъект, низкоэнергетические электромагнитные поля, хемилюминесценция, биотроп-ные параметры.

SUMMARY

Cherenkov A.D. Fundamental theory of resource-economy electrotechnologies and monitoring system of bioobjects at processing them by low-energy electromagnetic fields in agricultural production. - Manuscript.

Thesis for a doctor's degree by specialty 05.20.02 - application of ilectrotechnologies in agricultural production. - National agrarian university, Kiev, 2000. On the basis of application of low-energy (information) fields of a microwave-ange in a thesis the important for the theory and practice problem on creation of en-:rgy-saving technologies in agricultural production is considered. In particular, were ;imulated: model for clarification of influence of low-energy electromagnetic fields m a membrane potential of blood units of insects with the purpose of handle of popu-ation dynamics of harmful insects; model of blood flow of animal for their treatment >y electromagnetic fields. On the basis of quantum interactions of biological objects vith an external electromagnetic waves the results for definition preliminary biologi-

cal parameters of electromagnetic fields, resulting in to scheduled biological effect were obtained. With this purpose the system of measurement of a chemiluminescence of biological objects was designed. The practical results have confirmed reliability of the obtained results.

Keywords: resource-economy electrotechnologies, biological object, low-energy electromagnetic fields, chemiluminescence, biological parameters.