Возбудители рефлектометрических систем дистанционной диэлектрической спектроскопии биологических объектов : диссертация

Abstract

RU: Диссертационная работа посвящена решению теоретических и экспериментальных задач из разработки цифровых синтезаторов частоты в качестве возбудителей рефлектометричних систем для дистанционного измерения диэлектрической проницаемости биологических объектов сельского хозяйства, медицины и биологии с разными уровнями организации : микро-, макро- и наноуровнями. Диэлектрическая спектроскопия биологических жидкостей и материалов необходима для решения разнообразных практических задач: сельского хозяйства, медицины, биофизики и биологии. В большинстве случаев, для лечения и диагностики людей и животных с помощью электромагнитных излучений, контроля технологических процессов в сельском хозяйстве и фармакологии биологических тканей в режиме invivo, необходимы технические средства для дистанционного измерения диэлектрической проницаемости биологических объектов в широком частотном диапазоне. Для дистанционного измерения диэлектрических параметров биологических объектов в работе были проведены исследования по созданию цифрового синтезатора частоты в качестве возбудителя рефлектометрической системы на основе фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Применение в синтезаторе системы ФАПЧ потребовало проведения теоретических исследований стабильности частоты синтезатора на основе рядов Вольтерра, с учетом нелинейных процессов в системе ФАПЧ. В работе также было показано, что компенсационные методы подавления побочных составляющих в спектре выходного сигнала возбудителя рефлектометра являются наиболее эффективными в случае предельно высоких требований к чистоте спектра выходного сигнала рефлектометра. Теоретически обоснована и разработана базовая структура возбудителя рефлектометра с компенсационной частью, в полной мере удовлетворяющая всем требованиям к возбудителям рефлектометра для дистанционного зондирования объектов. Осуществлено макетирование возбудителя рефлектометра применительно к требованиям дистанционной рефлектометрической системы для исследования биообъектов. На основе результатов макетирования проведены экспериментальные результаты спектральных и динамических характеристик такой структуры и осуществлено их сравнениес результатами теоретических оценок. Используя полученные в работе результаты по построению возбудителя рефлектометра с высокими спектральными характеристиками, был создан рефлектометр для дистанционного зондирования биообъектов. На разработанном рефлектометре были проведены измерения диэлектрических параметров биообъектов в свободном пространстве. Внедрение систем дистанционной рефлектометрии в технологические процессы сельскохозяйственного производства позволило получить прибыль в размере 87 тыс. грн.

/// EN: This work is devoted to the solution of theoretical and experimental problems in developing digital frequency synthesizer as agents for reflectometer systems for remote measurement of dielectric constants of biological objects in agriculture, medicine and biology, with different levels of organization on: micro, macro and nano levels. Dielectric spectroscopy of biological fluids and materials necessary for solving practical problems of agriculture, medicine, biophysics and biology. In most cases, like for diagnosis and treatment of humans and animals by using electromagnetic radiation, control of technological processes in agriculture and pharmacology of biological tissues in-Vivo mode, are necessary hardware for remote measurement of dielectric constants of biological objects in a wide frequency range. To solve this problem a digital frequency synthesizer based on phase autoadjustment was created, as an agent of reflectometer system for remote radiation permittivity of biological objects by the open end of coaxial line.