ПАРАМЕТРЫ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ВОЛНЫ ПРИ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКЕ ЗЕРНА
DOI 10.12737/2073-0462-2025-64-71 УДК 534.21:58.03:633.1
Ключевые слова:
обоснование, параметр, ультразвук, предпосевная обработка, зона Френеля, семена, вода, эксперимент.Аннотация
Цель исследования – обоснование параметров ультразвуковой волны для предпосевной обработки зерна в водной среде. Задачи исследования: выбор математической модели и расчет характеристик поля ультразвуковых колебаний дискового пьезоизлучателя в воде, определение интенсивности ультразвуковых колебаний в водной среде с зерном и без зерна, обоснование параметров ультразвукового излучения, применяемого для предпосевной обработки семян. Определено, что для описания распространения ультразвуковой волны в водной среде можно использовать функции Бесселя первого порядка первого рода и уравнения геометрической акустики. Обе математические модели приводят к выводу, что в поле распространения ультразвуковой волны в воде можно выделить ближнюю и дальнюю зоны: в ближней зоне происходит монотонное распределение энергии ультразвуковых колебаний, в дальней зоне рассеивание энергии имеет геометрическое распределение в виде усеченного конуса. Для описания ультразвуковой волны вблизи дискового излучателя достаточно применить формулы геометрической акустики, поскольку они дают более наглядное представление о процессе распространения ультразвука и простую формулу для оценки размеров ближней зоны. Устойчивое влияние ультразвука на зерно в водной среде обеспечивается в ближней зоне – теоретическое обоснование согласуется с экспериментальными результатами. Эксперимент показал, что интенсивность ультразвука уменьшается на расстоянии приблизительно 1 см от поверхности излучателя (до 6,4 В/дел). При данной частоте в отсутствии зерна это расстояние определяет границу ближней зоны, которая согласно математической модели и оценочной формуле должна быть равна 0,9 см. В воде с зерном наблюдается иное распределение интенсивности излучения. Воздействие ультразвука на семена при их предпосевной обработке имеет наибольший эффект в слое гидросмеси толщиной не более 0,5 см (соответствует толщине в 1-2 зерна) при частоте ультразвуковых колебаний 60 кГц, мощности излучения 240 Вт и времени воздействия 3 минуты.
Литература
1. Волхонов М.С., Мамаева И.А., Беляков М.М. Классификация и определение эффективности известных способов предпосевной обработки семян // Вестник НГИЭИ. 2022. № 8(135). С. 7-19.doi: 10.24412/2227-9407-2022-8-7-19.
2. Bruce K. Redding, J.R. Ultrasonically Enhanced Seed Germination System// Патент US 2016/0029548 A9 04.02.2016.
3. Повышение посевных качеств семян ячменя/Н.В. Алдошин, А.В. Сибирёв, А.И. Панов, и др. // Аграрный вестник Верхневолжья. 2022. № 1 (38).C 52-56.
4. К вопросу интенсификации процесса проращивания зерна / Н.В. Науменко, И.Ю. Потороко, Ю.И. Кретова, и др. //Дальневосточный аграрный вестник. 2018. №4(48). С. 109 – 114.
5. Беленьков Р. Н., Постников Е. Б. Подход к расчету параметра нелинейности ультразвуковых волн в жидкости, основанный на масштабной теории термодинамических флуктуаций давления // Известия вузов. ПНД. 2023.T. 31, № 1. С. 45–62. doi: 10.18500/0869-6632-003020.
6. Cobbold R. S. C. Foundations of Biomedical Ultrasound. Oxford: Oxford Uni versity Press, 2006.832 p.
7. Lord Rayleigh O. M. F. R. S. XLII. On the momentum and pressure of gaseous vibrations, and on the connexion with the virial theorem // The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 1905. Vol. 10, no. 57. P. 364–374. doi: 10.1080/14786440509463381
8. Mikhail Volkhonov, Maksim Belyakov, and Viktor Kukhar Theeffect of ultrasonic vibrations on the activation of the vital functions of barley seeds// International Scientific and Practical Conference "INNOVATIVE TECHNOLOGIES IN AGRICULTURE". Volume 2921, Issue 1. Том 2921. AIP Publishing, 2023. ISBN 978–07354-4648-9, ISSN 0094-243X, doi: 10/1063/5/0164592
9. Борисов В.И., Сергеев С.С. Никитин А.С. Тонкая структура акустического поля излучения пьезопреобразователей на основе круглых пьезопластин // Вестник Белорусско-Российского университета: научнометодический журнал 2015. N3. С.102-108.
10. Негров, Д.А. Ультразвуковые колебательные системы для синтеза полимерных композиционных материалов: монография/ Д.А. Негров, Е.И. Еремин, А.А. Новиков, Л.А. Шестель // Омск: Изд. ОмГТУ, 2012. 128 с.
11. Попова Н.В., Потороко И.Ю. Повышение эффективности экстракции биологически активных веществ из растительного сырья методом ультразвукового воздействия // Вестник ЮУрГУ. Серия «Пищевые и биотехнологии». 2018. Т. 6. № 1. С. 14–22. doi: 10.14529/food180102
12. Томаль В.С, Ланин В.Л. Технология и оборудование ультразвуковой очистки изделий электроники // Технологии в электронной промышленности. 2007. № 8. С.60 – 64.
1. Volkhonov MS, Mamaeva IA, Belyakov MM. [Classification and determination of the efficiency of known methods of pre-sowing seed treatment]. Vestnik NGIEI. 2022; 8(135). 7-19 p. doi: 10.24412/2227-9407-2022-8-7-19.
2. Bruce K, Redding JR. Ultrasonically enhanced seed germination system. Patent US 2016/0029548 A9 04.02.2016.
3. Aldoshin NV, Sibirev AV, Panov AI. [Improving the sowing qualities of barley seeds]. Agrarnyy vestnik Verkhnevolzhya. 2022; 1 (38). 52-56 p.
4. Naumenko NV, Potoroko IYu, Kretova YuI. [On the issue of intensification of the grain germination process]. Dalnevostochnyy agrarnyy vestnik. 2018; 4(48). 109-114 p.
5. Belenkov RN, Postnikov EB. [Approach to calculating the nonlinearity parameter of ultrasonic waves in a liquid based on the large-scale theory of thermodynamic pressure fluctuations]. Izvestiya vuzov. PND. 2023; Vol.31. 1. 45-62 p. doi: 10.18500/0869-6632-003020.
6. Cobbold RSC. Foundations of biomedical ultrasound. Oxford: Oxford Uni versity Press. 2006; 832 p.
7. Lord Rayleigh O. M. F. R. S. XLII. On the momentum and pressure of gaseous vibrations, and on the connexion with the virial theorem. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 1905; Vol.10. No.57. 364-374 p. doi: 10.1080/14786440509463381
8. Mikhail Volkhonov, Maksim Belyakov, and Viktor Kukhar. The effect of ultrasonic vibrations on the activation of the vital functions of barley seeds. International Scientific and Practical Conference “INNOVATIVE TECHNOLOGIES IN AGRICULTURE”. Volume 2921. Issue 1. Tom 2921. AIP Publishing. 2023; ISBN978–0 7354-4648-9, ISSN 0094-243X, doi: 10/1063/5/0164592
9. Borisov VI, Sergeev SS, Nikitin AS. [Fine structure of the acoustic radiation field of piezoelectric transducers based on round piezoelectric plates]. Vestnik Belorussko-Rossiyskogo universiteta: nauchno-metodicheskiy zhurnal. 2015; 3. 102-108 p.
10. Negrov DA, Eremin EI, Novikov AA, Shestel LA. Ultrazvukovye kolebatelnye sistemy dlya sinteza polimernykh kompozitsionnykh materialov: monografiya. [Ultrasonic oscillatory systems for the synthesis of polymer composite materials: monograph]. Omsk: Izd. OmGTU. 2012; 128 p.
11. Popova NV, Potoroko IYu. [Improving the efficiency of extraction of biologically active substances from plant materials by ultrasound exposure]. Vestnik YuUrGU. Seriya "Pishchevye i biotekhnologii". 2018; Vol.6. 1. 14-22 p. doi: 10.14529/food180102
12. Tomal VS, Lanin VL. [Technology and equipment for ultrasonic cleaning of electronic products]. Tekhnologii v elektronnoy promyshlennosti. 2007; 8. 60-64 p.
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
Лицензия
Copyright (c) 2026 ВЕСТНИК Казанского государственного аграрного университета
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Метаданные научных статей, включая название, аннотацию, сведения об авторах, список литературы, идентификаторы и иные элементы библиографического описания для дальнейшего неограниченного использования, передаются в редакцию с правом их неограниченного использования на условиях открытой лицензии Creative Commons Attribution (CC BY).
