научный журнал по физике Акустический журнал ISSN: 0320-7919

БУРОВ В.А., ГРАЧЕВА Т.В., СЕРГЕЕВ С.Н., ШУРУП А.С. — 2008 г.

Рассматривается модельное восстановление двумерных комбинированных океанических неоднородностей (рефракционного и кинетического типа) в томографических экспериментах при лучевом и волновом описании акустического поля. Иллюстрируется возможность полного восстановления двумерных течений на основе только данных рассеяния. Для реализации схемы используется неортогональный избыточный базис с элементами в виде множества пересекающихся полос. Приводятся результаты моделирования восстановления неоднородностей кинетического и комбинированного рефракционно-кинетического типов. Рассматривается итерационное восстановление распределения вектора скорости течения. При решении томографической задачи в лучевом представлении учитываются как временные задержки распространения звукового сигнала вдоль луча, вносимые неоднородностью, так и влияние неоднородности на траекторию лучей.

АВЕРБАХ В.С., ЛЕБЕДЕВ А.В., МАРЫШЕВ А.П., ТАЛАНОВ В.И. — 2008 г.

Представлены результаты экспериментальных исследований на полигоне “Безводное”, проведенных в 2005 и 2006 гг. Целью исследований было изучение возможностей вибрационной диагностики приповерхностных слоев грунта в естественных условиях. Основное внимание в работе уделено вопросу измерения модуля сдвига грунта и определению мощности сейсмоакустического излучения с помощью импедансного метода. Полученные результаты свидетельствуют о высокой чувствительности импедансного метода диагностики состояния грунта, возможности мониторинга изменений его свойств. Также в работе рассмотрены источники нелинейных искажений и вопрос стабильности характеристик излучения. Приведено сравнение с теоретическими оценками, которое подтвердило особую роль области контакта в качестве основного источника искажений сигнала излучения. Полученные результаты имеют значение для задач сейсмоакустического исследования структуры природных сред в натурных условиях.

БУ МАТАР О., ПЕРНО Ф., ПРЕОБРАЖЕНСКИЙ В.Л., ПРЕОБРАЖЕНСКИЙ С.В. — 2008 г.

Рассмотрен принцип применения селективного обращения волнового фронта второй гармоники сфокусированной ультразвуковой волны для диагностики неоднородности нелинейного параметра акустической среды. Получено решение трехмерной задачи генерации гармоник фазосопряженными волнами в нелинейной среде, содержащей локализованное изоэхогенное включение. Рассчитаны амплитуды сигналов, регистрируемых приемо-излучающим преобразователем на второй и четвертой гармониках зондирующей волны при изменении положения включения относительно фокуса.

ГОЛУБЕВА Е.В., ЕЛИСЕЕВНИН В.А. — 2008 г.

Вводится определение диаграммы направленности излучающей гидроакустической антенны в волноводе как нормированной азимутальной зависимости излучаемой мощности. В качестве примеров рассматриваются диаграммы горизонтальной линейной и плоской прямоугольной вертикальной антенных решеток.

ГРИГОРЬЕВСКИЙ А.В., ГРИГОРЬЕВСКИЙ В.И., НИКИТОВ С.А. — 2008 г.

С помощью метода конечных элементов рассчитаны дисперсионные кривые объемных акустических волн в системах круглых отверстий, расположенных в соответствии с законом квадратной и гексагональной симметрии в изотропном упругом материале. Показано наличие полных зон непропускания акустических волн, а также наличие обратных квазипоперечных мод первого порядка. В гексагонально-симметричной системе отверстий обнаружены полные зоны непропускания, расположенные среди мод высоких порядков. Для волн с чисто сдвиговой поляризацией рассчитана мнимая часть волнового числа внутри первой зоны непропускания.

ГУЛИН О.Э. — 2008 г.

К использованию полученных ранее причинных матричных уравнений для моделирования звуковых полей в нерегулярной по трассе среде добавлены два замечания, учет которых необходим при практических вычислениях. Первое замечание касается разрывов по трассе параметров среды. Чтобы обойти возникающие при этом трудности, в эволюционных уравнениях для мод предложена модификация на случай согласованных границ нерегулярной области и слоистой части среды. Второе замечание вносит уточнение в описание специфической ситуации двумерно-неоднородной среды с азимутальной симметрией в горизонтальной плоскости. Для переформулировки краевой задачи в задачу для уравнений с начальными условиями в качестве исходной предложено рассматривать задачу в более полной трехмерной формулировке с азимутальным углом, когда источник звука расположен на произвольном расстоянии от начала координат.

АХТЯМОВ A.M., МУФТАХОВ А.В., ЯМИЛОВА Л.С. — 2008 г.

Стержень может быть закреплен по-разному. Если концы стержня недоступны для визуального осмотра, то возникает вопрос: возможно ли определить вид и параметры их закрепления по звучанию колебаний, вызванных ударом по стержню. В связи с этим вопросом одной из возможных постановок задач является следующая: идентифицировать вид и параметры закрепления обоих концов однородного стержня по собственным частотам его колебаний. Другими словами, задача состоит в следующем: определить вид закрепления каждого из концов однородного стержня (заделка, свободное опирание, упругое опирание, упругая заделка, плавающая заделка, свободный конец) и его параметры (коэффициенты жесткости пружинок при упругом закреплении). Показана двойственность и устойчивость решения этой задачи. Найден метод решения этой задачи по 9 собственным частотам. Приведены результаты численных экспериментов восстановления по 9 собственным значениям различных видов закреплений.

ГОЛУБЕВА Е.В., ЕЛИСЕЕВНИН В.А. — 2008 г.

Рассматривается возможность излучения звуковой энергии в одну нормальную волну вертикальной дискретной линейной антенной в однородном водном слое в случае, когда ее апертура меньше толщины слоя.

КАРАБУТОВ А.А., КОПЫЛОВА Д.С., ПЕЛИВАНОВ И.М., ПОДЫМОВА Н.Б. — 2008 г.

Разработан новый неразрушающий метод определения толщины субмикронных металлических покрытий на прозрачной подложке. Метод основан на измерении частотной зависимости эффективности термооптического преобразования от толщины металлической пленки при ее контакте с прозрачной жидкостью. Эксперименты проводились с тремя хромовыми покрытиями различной толщины (0.2, 0.3 и 0.6 мкм) на кварцевых подложках. Использовались две различные экспериментальные схемы: прямая (лазерное излучение попадает на пленку со стороны подложки) и косвенная (лазерное воздействие на пленку происходят со стороны жидкости). Регистрация возбуждаемых акустических импульсов осуществлялась в жидкости. Толщины пленок определены путем аппроксимации экспериментальных зависимостей эффективности термооптического преобразования от частоты теоретическими кривыми по методу наименьших квадратов. Оптико-акустический метод может быть использован для измерения толщин покрытий в диапазоне от 50 нм до 5 мкм с погрешностью около 50 нм.

АНТОНОВ С.Н., ВАЙНЕР А.В., ПРОКЛОВ В.В., РЕЗВОВ Ю.Г. — 2008 г.

Получена система уравнений, описывающих акустооптическую дифракцию светового пучка на акустических волнах основной частоты и ее гармониках в изотропной среде. Теоретически обоснована возможность подавления высших дифракционных порядков при добавлении к основному монохроматическому акустическому сигналу его второй или третьей гармоники. Показано, что максимальный уровень подавления убывает с увеличением расходимости светового луча. Приведены результаты моделирования некоторых частных случаев дифракции.

КОНОВАЛОВ С.И., КУЗЬМЕНКО А.Г. — 2008 г.

Рассмотрен импульсный режим работы пьезопластины, нагруженной на воду. К пластине подключены параллельные или последовательные RL-цепи. Возбуждение пластины осуществляется от генератора электрического напряжения, обладающего внутренним сопротивлением Ri. Возбуждающий импульс задается в виде полупериода синусоиды напряжения на частоте антирезонанса пластины. Расчетным путем определены оптимальные (с точки зрения минимальной длительности излучаемого импульса) значения параметров, характеризующих каждую из излучающих систем. Осуществлены сравнительные оценки длительностей и амплитуд излучаемых импульсов для всех рассмотренных случаев использования RL-цепей.

БУРОВ В.А., СЕРГЕЕВ С.Н., ШУРУП А.С. — 2008 г.

Рассматривается возможность построения схемы модовой томографии океана без применения дорогостоящих низкочастотных излучателей. Для этого используется широко обсуждаемый метод оценки функции Грина из функции взаимной когерентности шумового поля, принимаемого в множестве точек наблюдения. Соотношение между функцией Грина и функцией когерентности шума выводится из интеграла Гельмгольца-Кирхгофа. Предлагается уменьшение времени накопления шумового сигнала, необходимого для достоверного определения функции Грина, за счет использования вертикальных многоэлементных антенн, содержащих векторные приемники. Решение томографической задачи основано на определении модовой структуры акустического поля из анализа собственных векторов и собственных значений матрицы взаимной когерентности принятого шумового поля.

БОРОДИНА Е.Л., САЛИН Б.М. — 2008 г.

В работе рассмотрены вопросы, связанные с рассеянием на взволнованной поверхности гармонического низкочастотного (200–400 Гц) акустического сигнала при его распространении в условиях мелководной акватории. С использованием линейных стационарных фазированной антенной решетки выполнено экспериментальное исследование угловых характеристик реверберационного сигнала в азимутальной плоскости при бистатической схеме локации. Путем сопоставления с расчетами исследован механизм формирования частотно-угловых характеристик реверберационного сигнала при различных направлениях ветрового волнения относительно трассы распространения звукового сигнала.

ЛУЧИНИН А.Г., СТРОМКОВ А.А., ХИЛЬКО А.И. — 2008 г.

В работе приводятся результаты экспериментальных измерений характеристик донной реверберации в мелком море, выполненных с помощью вертикально развитых фазируемых излучающих и приемных систем. Исследован модовый состав реверберации и его изменение во времени при импульсном облучении среды. На основе модового описания поля и анализа полученных данных разработана численная модель донной реверберации, позволяющая рассчитывать ее основные характеристики. Предложенная модель может быть полезна в задачах геоакустической инверсии для оценки характеристик осадочных пород.

КАПУСТИНА О.А. — 2008 г.

Экспериментально обоснована адекватность описания в рамках новой теоретической модели, базирующейся на “потоковом” механизме переориентации молекул, оптического отклика гомеотропно ориентированного слоя нематического жидкого кристалла на воздействие продольных ультразвуковых волн в условиях их наклонного падения. Показано, что в диапазоне частот 0.9–3.6 МГц имеет место качественное и количественное соответствие результатов расчета и данных опытов.

БЕЛЯЕВ И.В., КОПЬЕВ В.Ф. — 2008 г.

Рассматривается известная задача о рассеянии звуковой волны на вихре Ранкина. Несмотря на многолетнюю предысторию вопроса, задача до настоящего времени не была решена удовлетворительно. В настоящей работе показано, что проблема заключается в отсутствии математически правильной постановки задачи для плоской волны (которую пытаются использовать в большинстве подходов), что, в свою очередь, является следствием медленного спадания скорости основного потока на бесконечности. Это ведет к появлению множественных решений, каждое из которых претендует на то, чтобы быть правильным, включая решения, сингулярные на линии за вихрем. Показано, что, несмотря на убывание скорости основного потока, в задаче нет удаленной области на бесконечности, стремясь к которой можно выставить условие плоской волны для падающего поля, поэтому предложено для внешнего поля ставить условие удаленного точечного источника. Эта постановка позволила поставить математически корректную задачу, вскрыть причины неоднозначности и сравнить существующие подходы в задаче.

ГУЛИН О.Э. — 2008 г.

Обсуждается развитие подхода к вычислению акустических полей в неслоистой морской среде, когда нерегулярности не являются слабыми. На основе идеологии метода поперечных сечений для описания горизонтальных частей акустических мод используются причинные уравнения первого порядка, эквивалентные краевой задаче. Проанализировано матричное уравнение, описывающее обратно рассеянное поле мод, и рассмотрены условия, при которых нерегулярности среды можно считать слабыми, а известные приближенные методы расчета звуковых полей адекватными. В этом случае для приближения однонаправленного распространения получено квадратурное представление решения. На примере двумерного мелководного волновода с сильно нерегулярным профилем абсолютно жесткого дна для ряда низких частот расчетами проиллюстрированы возможности разрабатываемого подхода в сопоставлении с результатами приближенных методов. Обсуждаются вносимые учетом обратно рассеянного поля количественные и качественные различия между кривыми потерь при распространении, соответствующими точному решению и традиционным приближенным методам.

ARNOLD W., ЗАЙЦЕВ В.Ю., МАТВЕЕВ А.Л., МАТВЕЕВ Л.А. — 2008 г.

Обсуждаются причины, по которым в неоднородном материале с нелинейностью, обусловленной наличием мягких дефектов (называемой также “неклассической” нелинейностью), уровень каскадных нелинейных эффектов может сильно возрастать и даже стать сравнимым с эффектами первого порядка. Уровень подобных каскадных эффектов в средах с обычной нелинейностью кристаллической решетки существенно ниже. Это различие может служить важным диагностическим признаком в задачах неразрушающего контроля. Приводятся результаты экспериментов с содержащими трещины образцами, демонстрировавшими как обычные модуляционные и кросс-модуляционные эффекты, так и каскадную кросс-модуляцию. Причины повышенного уровня каскадных эффектов поясняются моделированием на простой модели нелинейности неоднородного материала, содержащего мягкие герцевские контакты.

БИБИКОВ Н.Г. — 2008 г.

У многих слуховых нейронов второго порядка, расположенных в кохлеарном ядре лягушки, синхронизация импульсной активности с огибающей амплитудно-модулированного сигнала повышается в процессе долговременной адаптации. У 80 клеток этого ядра зависимости коэффициента синхронизации и фазы реакции от времени (обычно в диапазоне до 36 с) подвергали линейному регрессионному анализу. Наклон линий регрессии для коэффициентов синхронизации в подавляющем большинстве случаев был положителен, причем примерно у половины клеток эта зависимость была достоверна. Такая закономерность наблюдалась при разных глубинах модуляции, при разных уровнях несущей и при разных частотах модуляции. Фаза реакции имела тенденцию к возрастанию в процессе долговременной адаптации, однако четкой корреляции между характером изменений во времени коэффициента синхронизации и фазы реакции отмечено не было.

БЕЛИКОВ Р.А., БЕЛЬКОВИЧ В.М. — 2008 г.

Представлены результаты перцептивного и акустического анализа коммуникативных импульсных сигналов, записанных в репродуктивном скоплении белух у о. Соловецкий в Белом море. Средняя для типов длительность сигналов составляла от 0.04 до 1.52 с, частота следования импульсов в среднем варьировала от 13 до 1300 (возможно 2700) импульсов в секунду, а максимум энергии в среднем приходился на частоты от 0.2 до 11.3 кГц. Выявлено высокое сходство коммуникативных импульсных сигналов у белух из разных популяций.