CC BY
24
5. Korotkov, K. Analysis of Stimulated Electrophotonic Glow of Liquids [Electronic resource] / K. Korotkov, D. Orlov // Water. — 2010. — V. 2. — P. 29-43. — Available at: \www/ URL: http://dx.doi.org/10.14294/WATER.2010.2. - 20.05.2014.
6. Медведев, Р. Н. Атомно-эмиссионный анализ проводящих жидкостей при диафрагменном разряде в автоколебательном режиме [Текст] / Р. Н. Медведев, И. А. Зарубин // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. -2013. - № 1(12). - С. 166-170.
7. Frantskevich, K. V. Calibration curves in atomic emission spectral analysis of biological specimens [Text] / K. V. Frantskevich // Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii. - 2006. -Vol. 73, № 2. - P. 250-253.
8. Суриков, В. Т. Введение образцов в индуктивно связанную плазму для спектрометрического анализа [Текст] / В. Т. Суриков, А. А. Пупышев // Аналитика и контроль. - 2006. -№ 2. - С. 112-125.
9. Пристрій газорозрядної візуалізації зображення [Електронний ресурс]: патент України 71414 МПК (2012.01) G03B 41/00 / Й. Й. Білинський, О. А. Павлюк. - заявл. 9.01.2012, опубл. 10.07.2012, бюл. № 13. - Режим доступу: \www/ URL: http://uapatents.com/4-71414-pristrijj-gazorozryadno-vizualizaci-zobrazhennya.html. - 20.05.2014.
10. NIST Atomic Spectra Database Lines Data [Electronic resource]. — Available at: \www/URL: http://www.nist.gov/pml/data/ asd.cfm. - 20.05.2014
исследование спектров излучения жидкофазных объектов при газоразрядной визуализации
Предложен метод определения малых концентраций общей минерализации жидкофазного объекта путем получения спектров излучения при газоразрядной визуализации. Разработана экспериментальная установки для исследования спектров,
в которой одновременно исследуются два жидкофазных объекта. Получены спектры излучения растворов солей №С1, MgSO4, КС1, СаСІ2, FeSO4, выявлены характерные спектральные линии для них.
Нлючевые слова: газоразрядная визуализация, жидкофазный объект, спектр излучения, линейчатый спектр, характерная спектральная линия.
Білинський Йосип Йосипович, доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри електроніки, Вінницький національний технічний університет, Україна, e-mail: yosyp.bilynsky@yandex.ru. Павлюк Олександр Анатолійович, асистент, аспірант, кафедра електроніки, Вінницький національний технічний університет, Україна, e-mail: pavluk_89@i.ua.
Юкиш Сергій Васильович, асистент, кафедра електроніки, Вінницький національний технічний університет, e-mail: yukish@yandex.ua
Билинский Иосиф Иосифович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой электроники, Винницкий национальный технический университет, Украина.
Павлюк Александр Анатольевич, ассистент, аспирант, кафедра электроники, Винницкий национальный технический университет, Украина.
Юкиш Сергей Васильевич, ассистент, кафедра электроники, Винницкий национальный технический университет, Украина.
Bilynskiy Yosyp, Vinnytsia National Technical University, Ukraine, e-mail: yosyp.bilynsky@yandex.ru.
Pavliuk Alexander, Vinnytsia National Technical University, Ukraine, e-mail: pavluk_89@i.ua.
Yukish Serhiy, Vinnytsia National Technical University, Ukraine, e-mail: yukish@yandex.ua
УДК 537.868.51
Торчук М. В. теоретический анализ
распределения видеоимпульсов в молочной железе коров
Проведен теоретический анализ взаимодействия импульсного электрического поля с молочной железой новотельных коров. Полученные результаты позволяют исследовать распределение импульсного электрического поля в объеме молочной железы и определить параметры импульсного излучения (амплитуда импульсов; частота и период следования импульсов; величина экспозиции) для увеличения иммуноглобулинов класса LgG и LgM.
Илпчевые слова: молочная железа коров, импульсы электрического поля, молозиво и молоко коров, иммуноглобулины.
1. Введение
По данным литературных источников из-за болезней самые высокие потери телят бывают до 15-дневного возраста. По общественным данным, на первые 5 дней жизни приходится 40-50 % гибели телят, на первые 10 дней — 65-70 и до 15-дневного возраста — 75-80 % от павших в течение первого года жизни [1]. В современных условиях для лечения заболеваний новорожденных телят используют антибиотики и химические препараты, которые наносят вред организму телят, а результаты лечения не всегда оказываются эффективными. Проведенный анализ инфекционных болезней новорожденных телят показывает, что их болезни в первые
дни жизни зависят от количества иммуноглобулинов, которые попадают в организм телят через молозиво коров [2]. Важнейшая функция молозива состоит в обеспечении плавного перехода от внутриутробного развития и питания веществами, поступающих с кровью матери, к автономному питанию и развитию в условиях внешней среды.
2. Анализ литературных данных и постановка проблемы
В современных условиях для повышения иммунологической ценности молозива принимают вакцинацию коров соответствующими антигенами. Однако эта процедура
технологический аудит и резервы производства — № 3/1(17), 2014, © Торчук М. В.
дорогостоящая и не всегда приводит к положительному результату [3, 4]. Биофизический анализ физико-химических процессов в биологических объектах показывает, что в медицине и ветеринарии все большее внимание привлекают электромагнитные методы повышения иммуноглобулинов в молоке матерей и молозиве коров [5, 6].
Таким образом, исследование и разработка способов и электронных систем для повышения иммуноглобулинов в молозиве коров с использованием информационного импульсного электромагнитного излучения (ЭМИ) является актуальной задачей в технологическом процессе воспроизводства животных крупного рогатого скота (КРС) [6].
Цель статьи — на основе теоретических исследований получить выражение для определения параметров импульсного электрического поля ЭП, вызывающих повышение иммуноглобулинов в молозиве коров.
3. основные материалы исследований по распределению импульсного электрического поля в молочной железе коров
Анализ распределения импульсного электрического поля в молочной железе коров сводится к серии задач дифракции монохроматических плоских волн с круго-2п
выми частотами ю„ = -^n, п = ±1, ± 2,... на цилиндрической области (модель молочной железы), заполненной изотропной диэлектрической средой (1), (2):
rot HM = -i££0anEfI, rot ЕЩ* = i\i0a>nHf, (1)
div(EM) = 0, div Hf = 0, n = 0,±1,±2,..., (2)
где Enf, Hf — напряженность электрического и магнитного полей в молочной железе; £ — относительная диэлектрическая проницаемость молочной железы; ц0 — магнитная постоянная.
Решение уравнений (1) и (2) должны удовлетворять условию непрерывности тангенциальных компонент на границах раздела сред и условию излучения на бесконечности [7].
Исходя из уравнений (1) и (2), получим уравнение для напряженности электрического поля Ef. С этой целью применим операцию ротора к уравнению (2), тогда будем иметь:
rot rot EM = -гц0юnrot HM.
rot rot Em1 = єє0юnEM.
rot rot a = -Aa + grad (div a).
AEM + rnj^o|^EM - grad
є, En
= o,
(5)
где А — оператор Лапласа.
Поскольку диэлектрическая проницаемость молочной железы не зависит от пространственной переменной г, то можно предположить, что напряженность электрического поля Ем имеет такую же поляризацию, как и возбуждающая волна, т. е. Ем =(0,0, Ем).
Легко убедиться, что в этом случае последний член в уравнении (5) обращается в нуль. Таким образом, на основании выше изложенного, напряженность электрического поля должна удовлетворять уравнению:
AEM + <в ^o|^EM = 0,
(6)
где относительная диэлектрическая проницаемость £ зависит от пространственных переменных x, у как
функция от r = ^Jx2 + у2 .
Введем цилиндрическую систему координат г, ф, 2 с осью 2, совпадающей с осью цилиндрической области, моделирующей молочную железу. Пусть R — радиус круга, образованного пересечением цилиндрической области плоскостью 2 = const.
Сформулируем задачу об определении напряженности электрического поля, для чего требуется найти решения уравнений:
AU+ + klzUn = 0, r < R, AU-+ k'U-= 0, r > R,
(7)
(8)
удовлетворяющие условиям сопряжения на границе молочной железы при г = R :
U+ \r=R = ( + Ubn |
dU+
dr
э(+Ub)
dr
(9)
(10)
условию излучения на бесконечности (r ^~):
lim
dU-
_____— - ik U -
-4 wvn^ n
dr
=o,
(З)
и условию ограниченности при r ^ 0 : U+ < const.
(11)
(12)
Подставим в (3) выражение для rot HM из уравнения (1). В результате получим:
(4)
Теперь воспользуемся формулой [4] для векторных полей:
Тогда с учетом уравнения (1), после ряда преобразований, получаем следующее уравнение для напряженности электрического поля:
Здесь введены обозначения: и+ = Ем — напряженность электрического поля внутри молочной железы; и- — напряженность электрического поля вне молочной железы;^ = Е0 /пегкпГ 8Ш ф — напряженность электриче-
у ®п
ского поля возбуждающей волны;кп = ю„у е0Ц0 =—,
с — скорость света в вакууме; Е0 = ит/ (М — значение средней величины напряженности электрического поля видеоимпульса; d — диаметр молочной железы животных; ит — амплитуда видеоимпульса; 2 — скважность импульсов; с — скорость света в вакууме;
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 3/1(17), 2014
63--------------J
fn =
Т
T, n = 0;
nnT f nnx\
e T sin
T
V /
nn
, nф 0,
U+ = Y F+
Ly n / , L nm
m =-'x
U -= Y F"
Ly n / . L m.
Подставим (19) в (18), и тогда после ряда преобразований получим уравнения для функции V (г):
rV + 2mV + V2 + r P (r ) = 0,
(20)
где Т — период повторяемости видеоимпульсов;! — длительность видеоимпульса.
Решения задачи (7)—(12) при произвольной зависимости диэлектрической проницаемости £ от пространственных переменных невозможно в замкнутой аналитической форме [8]. Поэтому решение уравнений (7) и (8) будем искать в виде рядов Фурье по азимутальной координате ф:
где V = XV, Р(г) = ^е(т).
Уравнение (20) является уравнением Риккати [9]. Для построения его решения воспользуемся следующим численным алгоритмом. Дискретизируем интервал изменения переменной г :
rq = A(q-1), q = 1,2,..., Q, A =
1
Q -1
(13)
(14)
Обозначим Vq = V(тч) — значения функции V(г) в точках дискретизации rq. Наша цель определить эти значения. Как легко видеть, V! = V (0) = 0. Проинтегрируем уравнение (20) в пределах от ^ до rq+!, тогда получим:
Подставим (13) и (14) в (7) и (8) и воспользуемся ортогональностью системы функций (етф)+ = на ин-
тервале 0 <ф< 2п. Тогда получим уравнения для функций Fn±m (г):
rq+1 Гд+1
Vq+lfq+1 -Vqrq + (.-1) J Vdr + J V2d Г +
rq rq
^+1
+ J rp(r)dr = 0.
rq
(21)
1
F+ +—F+ +
nm nm
r
Fnm + Fnm "
r
2
k^£ - m nnc 0
r2
2
k2 - — r2
F+ = 0,
1 nm v >
F+ = 0,
1 nm v >
(15)
(16)
где точка обозначает операцию дифференцирования. Из (16) с учетом условия излучения (11) имеем:
Fnm = RmnH.1 (knr), т = 0, ± 1, ± 2, ...,
где Нт1 (кпг) — функция Ханкеля первого рода т -го порядка, Ятп — неизвестные константы подлежащие определению.
Рассмотрим теперь уравнение (15). Это обыкновенное дифференциальное уравнение с переменным коэффициентом £ = £(г).
Для его решения введем вместо г новую незави-
_ Г
симую переменную г = —. Тогда уравнение (15) при-R
мет вид:
F+ +— F + +
nm nm
r
2
Ч У
ехр
Jv (r )d т
, т > 0.
Предполагая, что число точек дискретизации () достаточно большое, заменим интегралы в (21) двухточечной квадратурной формулой трапеций [10]. После проведения преобразований, представим (21) в следующем виде:
rq+1-
(2m -1))
+ Fq = 0,
(22)
где
(17)
Fq = Vq
(2m - 1)A _
-------^-----------rq
2 (rqPq + rq+1 Pq+1), Pq = P (rq).
(23)
Уравнение (23) является алгебраическим уравнением относительно Vq+!. Определяя из (22) величину Vq+! будем иметь:
Vq+1 =-
2Fq
rq +A
т - 2
+ ^(rq +A(m-12)) - 2AFq
(24)
(18)
где кп = к^, и новая независимая переменная 0 < г < 1.
Введем новую неизвестную функцию V (г) следующим образом:
Формула (24) позволяет последовательно определять Vq, если известно значение V = V (0) = 0.
Таким образом, с помощью (24) определяются значения для решения уравнения (20), а следовательно уравнения (18) и (19) в точках дискретизации г,! = Д( -1), q = 1,2,..., К. Действительно, из (19) получаем:
(19)
Fnm (rq ) =
ехр
ч
J V (r )dr
1 = 1,2,...,Q.
(25)
m =-с»
2
q
64
технологический аудит и резервы производства — № 3/1(17), 2014
Интеграл в (25) легко вычисляется с помощью квадратурной формулы трапеций [10].
Таким образом, получим решения уравнений, ограниченные в нуле. С помощью этих решений представим напряженность электрического поля внутри молочной железы в следующем виде:
U+ = X T F+
Ly n / . 1 mn1 nm
R
Ч У
Un= X RmnH^kr)em .
Ub = E0 fneiknr sin ф,
TmnFnm (l) E0fnlm (kn ) + RmnHm (kn ),
'Г.Л. (1) = kn (E°((() + RmnH(i] ()),
Tmn E0fn
Rmn = E0 fn
2i
nF+m (і)^ (kn )+ V (l)Hm) (kn )] ’ knlm +1 (kn ) + V (1) lm (kn )
h.+i (kn )v (i)+iHm+i (kn).
EM = Un+ = - X eim<>x
R
Ч У
f.2 (kn)+v (i)Hm) (kn)] ’
(35)
(26)
где
где Ттп — величины, подлежащие определению.
Вне молочной железы, как показано выше, напряженность электрического поля имеет вид:
fn =
nnT
-1^т_ •
e T sin
T
V____У
nn
T, n = 0,
, n ф 0;
(27)
Представим напряженность электрического поля возбуждающей волны:
(28)
в виде ряда Фурье по азимутальной координате ф. Для этого воспользуемся известной формулой [11]:
екйпф= X !т (г¥тф, (29)
т=—»
где 1т (■■■) — цилиндрическая функция Бесселя.
Из (29) имеем:
иь„ = Е0/п X 1т(кпг)етф . (30)
т=~™
Подставим (26), (27) и (30) в условия сопряжения (9) и (10). Тогда, используя ортогональность функций етф на интервале [0, 2л] получаем:
Т — период следования видеоимпульсов, т — длительность видеоимпульса,
— 2%Rn
кп =-----= ^Г~.
с Тс
После преобразований была окончательно получена формула для расчета напряженности электрического поля в молочной железе при воздействии на нее периодической последовательности видеоимпульсов:
2lEo
Em =- X fnl
Innt
l^T~ •
R
V_У
f.2 (i)[knHm+i (kn)+v (i)Hm (kn)]
(36)
где функция F+
R
К У
рассчитывается согласно форму-
(31)
(32)
где штрих обозначает операцию дифференцирования.
Из уравнений (31), (32) можно определить неизвестные величины Ттп и Rmn.
(33)
(34)
Здесь V (1) определяется по рекуррентной формуле (24), а Fn+m (1) по формуле (19) при г = 1.
Fnm (1)= exp Jv (r )dr
V 0
Используя (33), напряженность электрического поля внутри молочной железы можно представить в виде:
ле (25), а функция V(1) — с помощью рекуррентной формулы (24).
4. Выводы
Полученное выражение (36) является основным для определения биотропных параметров импульсного электрического поля для повышения иммуноглобулинов в молозиве и молоке коров. Увеличение иммуноглобулинов в молозиве и молоке приведет к повышению иммунитета новорожденных телят и уменьшению их отходов. Эта задача может быть решена с использованием импульсного электрического поля с установленными биотропными параметрами (амплитуда импульса, период следования импульсов, длительность импульсов, экспозиция), вызывающих увеличение иммуноглобулинов в молозиве коров при облучении их молочной железы.
литература
1. Шуканов, А. В. Выращивание телят в условиях адаптивной технологии [Текст] / А. Д. Шуканов, В. Г. Семенов // Ветеринария. — 2000. — № 10. — С. 48-51.
2. Юдин, М. Ф. Физическое состояние коров в разные сезоны года [Текст] / М. Ф. Юдин // Ветеринария. — 2001. — № 2. — С. 38-41.
3. Cocnen, M. Nutritiv bedingte probleme in kalberbestanden [Text] / M. Cocnen, A. Ullerich // Ubeisicht. Tieremahr. — 2005. — V. 24, № 1. — P. 2433.
m=-<»
x
m = -»
m = -»
n=-<»
x
e
m=-<»
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 3/1(17], 2014
65 J
технологический аудит
ISSN 2226-378D
4. Elze, K. Der Kalberdurchfall [Text] / K. Elze // Milchpraxis. — 2006. - № 4. - P. 178-182.
Б. Белановский, А. С. Основы биофизики в ветеринарии [Текст] / А. С. Белановский. — М.: Дрофа, 2007. — 332 с.
6. Сасимова, И. А. Обоснование биофизического действия информационных электромагнитных излучений на микробиологические объекты животноводства [Текст] / И. А. Сасимова, Л. Ф. Кучин // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2008. - № 4/2(34). - С. 27-29.
7. Шестопалов, В. П. Спектральная теория и возбуждение открытых структур [Текст] / В. П. Шестопалов. - Киев: Наукова думка, 1987. - 276 с.
8. Бреховских, Л. М. Волны в слоистых средах [Текст] / Л. М. Бреховских. — М.: Наука, 1973. — 343 с.
9. Корн, Г. Справочник по математике [Текст] / Г. Корн. -М.: Наука, 1970. - 720 с.
10. Крылов, В. И. Вычислительные методы [Текст] / В. И. Крылов, В. В. Бобков, П. И. Монастырский. - М.: Наука, 1976. - 302 с.
11. Анго, А. Математика для электро- и радиоинженеров [Текст] / А. Анго. — М.: Наука, 1965. — 776 с.
теоретичний аналіз розподілу відеоімпульсів в молочній залозі корів
Проведено теоретичний аналіз взаємодії імпульсного електричного поля з молочною залозою новотільних корів. Отримані результати дозволяють досліджувати розподіл імпульсного електричного поля в обсязі молочної залози та визначити параметри імпульсного випромінювання (амплітуда імпульсів; частота і період проходження імпульсів; величина експозиції) для збільшення імуноглобулінів класу LgG і LgM.
Ключові слова: молочна залоза корів, імпульси електричного поля, молозиво та молоко корів, імуноглобуліни.
Торчук Михаил Васильевич, ассистент, кафедра технотроники и теоретической электротехники, Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства им. П. Василенко, Украина, е-maU: tte_nniekt@ukr.net.
Торчук Михайло Васильович, асистент, кафедра технотро-ніки і теоретичної електротехніки, Харківський національний технічний університет сільського господарства ім. П. Васи-ленка, Україна.
Torchuk Mihail, Kharkiv Petro Vasylenko National Technical University of Agriculture, Ukraine, е-maU: tte_nniekt@ukr.net
Шемсединов Т. Г., Маленко H. В., Мороз А. И., Карасюк П. В.
УДК 681.3:621.3(62-52)
использование интроспективных интерфейсов в протоколах прикладного уровня
В статье предлагается подход к решению задачи динамического связывания прикладных программных интерфейсов (API) в распределенных информационных системах класса SaaS (Software as a Service), построенных в сервисно-ориентированной архитектуре (SOA) и web-сервисов с применением метапрограммирования, и его техник: интроспекции, динамической модификации структуры и функций программных модулей и динамической интерпретации метамоделей.
ключевые слова: сервисная архитектура, метапрограммирование, интроспекция, динамическая интерпретация, метамодель, метаданные, связывание, интерфейсы.
1. Введение
Одна из основных задач при разработке современных приложений в сервисной архитектуре (SOA) — это создание и связывание прикладных программных интерфейсов (API) двух типов: без состояния (STATEless или REST серверов), и с состоянием (STATEful) [1, 2]. Для создания таких API существует множество технологических стеков, однако, связывание программных интерфейсов происходит, чаще всего, вручную, с помощью программирования соответствующих вызовов или выделения в вызывающей системе специализированного слоя доступа, т. е. «обертки», которая получает запросы от бизнес-логики приложения, совершает асинхронные сетевые вызовы к удаленному серверу приложений, получает ответы и передает их в функции обратного вызова приложения. Модификация структуры и функций как самих информационных систем (ИС), так и их компонентов, приводит к частым изменениям в их API и, как следствие, к необходимости постоянного переписывания «обертки» или слоя доступа. В статье
предлагается применение методов метапрограммирования, интроспекции и динамического связывания, позволяющие решить данную проблему.
2. Анализ литературных данных и постановка задачи исследования
Чтобы выявить проблемы статического связывания интерфейсов приложений и моделей предметной области, мы рассмотрим существующие подходы и основные их особенности. В работах [3, 4] описано, как построение модели предметной области с помощью структур данных и программного кода является основой разработки информационных систем. Структуры данных включают в себя структуры в оперативной памяти и в протоколах передачи, в файлах на диске и в базах данных, а программный код — это активная (императивная, событийная или функциональная) модель решаемой задачи над моделируемыми данными.
Существует множество подходов и технологий, для которых модель является статической, т. е. зафиксиро-
ТЕХНологиЧЕСКиЙ АУДиТ и резервы производства — № 3/1(17), 2014, © Шемсединов Т. Г, Маленко Н. В.,
Мороз А. И., Карасюк П. В.
