Електромагнітні методи та радіометричні системи дистанційної діагностики стану тварин : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня д-ра техн. наук : 05.11.17 – Біологічні та медичні прилади і системи

Abstract

Систематичний контроль стану здоров’я тварин стає необхідною умовою оптимального функціонування тваринницьких комплексів, а його вдосконалення – одна з важливих задач ветеринарної науки та передової практики. Аналіз вимірювання температури тварин показує, що особливу увагу заслуговує використання методів безконтактного дистанційного вимірювання теплового електромагнітного випромінювання (температури) об’єктів на основі радіометричної апаратури в міліметровому діапазоні довжин хвиль. Передбачається, що механізм генерації ЕМП клітин обумовлюється коливаннями заряджених клітинних мембран, мікроструктура яких забезпечує виникнення дипольної компоненти з частотою випромінювання 40…80 ГГц. В результаті теоретичних і експериментальних досліджень був розроблений радіометричний приймач з параметрами: чутливість 10-15…10-17 Вт, діапазон частот 30…40 ГГц, швидкодія 2…4 с, точність вимірювань 0,1°С. Використання радіометричної системи в технологічних процесах тваринництва дозволить підвищити продуктивність тварин на 20…25%, на 15…20% зменшити витрати на ліки, розробити раціон годівлі та утримання тварин. Розрахунки показують, що економічна ефективність від використання радіометричної системи для діагностики стада корів (1000 голів) складе 145764,32 грн.

Систематический контроль состояния здоровья животных становится необходимым условием оптимального функционирования животноводческих комплексов, а его совершенствование – одной из важнейших задач ветеринарной науки и передовой практики. Анализ основных направлений и тенденций развития современных методов измерения температуры животных показывает, что особое внимание заслуживает использование методов бесконтактного дистанционного измерения теплового электромагнитного излучения (температуры) объектов на основе радиометрической аппаратуры в миллиметровом диапазоне длин волн. Принцип действия прибора основан на приеме и определении интенсивности собственного теплового излучения внутренних тканей животного в радиодиапазоне, которое пропорционально температуре тканей согласно законам физики (формула Планка). Предполагается, что механизм генерации ЭМП клеток обуславливается колебаниями заряженных клеточных мембран, микроструктура которых обеспечивает возникновение дипольной компоненты с частотой излучения 40…80 ГГц. Таким образом, кинетика биологических реакций происходит в миллиметровом диапазоне длин волн, уровень мощности которых определяет температуру клетки и органа в целом. В результате теоретических и экспериментальных исследований был разработан радиометрический приёмник, который был использован для дистанционной диагностики состояния сельскохозяйственных животных с параметрами: чувствительность 10-15…10-17 Вт, диапазон частот 30…40 ГГц, быстродействие 2…4 с, точность измерений 0,1°С. Использование радиометрической системы в технологических процессах животноводства позволит повысить продуктивность животных на 20…25 %, на 15…20 % уменьшить расходы на лекарства, разработать рацион кормления и содержания животных. Расчеты показывают, что экономическая эффективность от использования радиометрической системы для диагностики стада коров (1000 голов) составит 145764,32 грн.

Systematic control of the animal health status becomes a necessary condition for the optimal functioning of livestock complexes, and its improvement is one of the most important tasks of veterinary science and cutting edge practices. Analysis of animal temperature measurement shows that special attention should be paid to usage of contactless methods for remote measurement of thermal electromagnetic radiation (temperature) of objects based on radiometric equipment in the millimeter wavelength range. It is assumed that the EMF cell generation mechanism is caused by the vibrations of charged cell membranes, the microstructure of which ensures the appearance of a dipole component with a radiation frequency of 40 – 80 GHz. As a result of theoretical and experimental studies a radiometric receiver was developed with following parameters: sensitivity 10-15 – 10-17 W, frequency range 30 – 40 GHz, speed 2 – 4 s, measurement accuracy 0,1°С. Usage of developed radiometric system in the technological processes of animal husbandry will increase productivity of animals by 20 – 25%, reduce the cost of medicines by 15 – 20%, and develop a rationing approach for feeding and keeping animals. Calculations show that the economic efficiency from the use of a radiometric system for diagnosis of cow herd (1000 heads) is 145764,32 UAH