научный журнал по физике Акустический журнал ISSN: 0320-7919

БЕЛЯЕВ И.В., ГОЛУБЕВ А.Ю., ЗВЕРЕВ А.Я., МАКАШОВ С.Ю., ПАЛЬЧИКОВСКИЙ В.В., СОБОЛЕВ А.Ф., ЧЕРНЫХ В.В. — 2015 г.

Описаны результаты измерений звукопоглощения акустических клиньев, проведенных в реверберационных камерах ЦАГИ АК-3 и АК-11. Были исследованы клинья различной плотности, изготовленные из базальтового супертонкого волокна и из минерального тонкого волокна. Результаты испытаний этих клиньев сравнивались со звукопоглощением клиньев действующей заглушенной установки АК-2 ЦАГИ. Показано, что клинья из базальтового волокна обладают лучшими звукопоглощающими характеристиками, чем исследованные аналоги, и могут быть рекомендованы для облицовки строящихся заглушенных установок.

ВЕРЕЩАГИНА Т.Н., ФЕДОТОВСКИЙ В.С. — 2015 г.

Рассмотрены гидродинамические диссипативные процессы при деформационных колебаниях дисперсной среды с твердыми сферическими включениями. На основе простой ячеечной модели получена зависимость для скорости диссипации энергии, определяющей эффективную сдвиговую вязкость суспензии при высокочастотных деформационных колебаниях. Показано, что к известным формулам для эффективной вязкости добавляется существенное динамическое слагаемое, зависящее от частоты деформационных колебаний, радиуса включений и вязкости жидкости.

ГРИГОРЬЕВА Н.С., МИХАЙЛОВА Д.А., ОСТРОВСКИЙ Д.Б. — 2015 г.

Статья посвящена моделированию акустического поля, рассеянного акустически жесткой или мягкой сферой, помещенной в покрытый льдом однородный волновод. Дно волновода и ледовое покрытие задаются своей плотностью и скоростью распространения продольных волн. Для вычисления коэффициентов рассеяния сферы используется метод нормальных волн. Число нормальных мод, участвующих в формировании эхосигнала, определяется заданной направленностью источника излучения. Приводятся численные результаты, полученные для акустически жесткого рассеивателя и ледового рассеивателя, свойства которого совпадают со свойствами ледового покрова. При этом сравниваются две основные модели. В первой из них водный слой ограничен сверху ледовым полупространством, а во второй – воздушным. В широком диапазоне частот 8–12 кГц для этих двух моделей вычисляется давление в точке приема эхосигнала.

ВЕРЕЩАГИНА О.Ф., САЛОМАТИН А.С., ЧЕРНЫХ Д.В., ЮСУПОВ В.И. — 2014 г.

Представлен дистанционный акустический метод оценки потока метана в воду от всплывающих пузырьков. С помощью предложенного метода и данных гидроакустических измерений в Охотском море рассчитан профиль концентрации растворенного в водной толще метана в областях его пузырьковой разгрузки. Сравнение полученного профиля концентрации метана с результатами прямых измерений показало хорошее количественное и качественное соответствие. Это подтверждает приемлемую точность предложенного акустического метода и указывает на преобладающую роль пузырькового транспорта в формировании концентрации растворенного метана в водной толще в таких областях.

БОБРОВНИЦКИЙ Ю.И. — 2014 г.

Предложено несколько вариантов конструкции нового акустического метаматериала с необычными волновыми свойствами, исследована дисперсия нормальных волн. Одним из вариантов является полосовой фильтр, в полосе пропускания которого фазовая скорость нормальной волны отрицательна. В другом варианте имеется две полосы пропускания: в одной полосе фазовая скорость положительна, в другой – отрицательна. Как следствие, в нем могут наблюдаться необычные физические явления, в частности двойное лучепреломление особого вида и комбинированный эффект Доплера. В длинноволновом диапазоне, где метаматериал ведет себя как непрерывная среда, выведены соответственные уравнения в частных производных. Отмечены существенные отличия от обычного волнового уравнения.

КАНЕВ Н.Г. — 2014 г.

Предложен метод определения температуры и влажности воздуха в помещениях при помощи системы излучателей и приемников звука, позволяющей найти скорость звука и время реверберации. Построены номограммы для определения температуры и относительной влажности воздуха по найденным значениям скорости звука и времени реверберации. Оценена требуемая точность измерения этих параметров.

АНИКИН И.Ю., ГРУЗЛИКОВ А.М., СИДЕЛЬНИКОВ Г.Б. — 2014 г.

Предложен алгоритм сверхразрешения источников узкополосных сигналов на основе решения системы уравнений наблюдения. В соответствии с алгоритмом угловые координаты источников являются корнями одного уравнения. Для их устойчивой оценки число временных отсчетов наблюдаемых сигналов должно быть хотя бы на единицу больше числа источников. В случае линейной эквидистантной антенной решетки для устойчивой оценки угловых координат число временных отсчетов должно быть хотя бы на единицу больше половины числа источников. Из общего решения выделено частное решение, обеспечивающее минимизацию дисперсии ошибок оценок. При увеличении числа временных отсчетов, используемых для оценки угловых координат, математические ожидания их ошибок стремятся к нулю, а дисперсии в 1... 1.2 раза больше минимально возможных, определяемых из неравенства Рао–Крамера.

МАЛЫШКИН Г.С. — 2014 г.

Приводятся результаты оценки влияния на эффективность адаптивных алгоритмов обработки гидроакустических сигналов совокупности физических и технических факторов, к которым относятся: условия распространения сигнала, в том числе многолучевые; помехо-сигнальная ситуация; флуктуации сигнала, обусловленные рассеянием в среде; параметры приемной антенны, в том числе величина амплитудно-фазового разброса элементов; параметры спектрального анализа сигнала на выходе антенны, а также применение классических или быстрых проекционных алгоритмов.

МАРАПУЛЕЦ Ю.В., ТРИСТАНОВ А.Б., ШЕВЦОВ Б.М. — 2014 г.

Предложен новый подход для частотно-временнго анализа акустической эмиссии звукового диапазона частот, основанный на методе разреженной аппроксимации. С учетом характеристик геоакустических сигналов построен базисный словарь, основанный на функциях Берлаге. Показано, что применение разработанного метода при анализе реальных данных позволяет выявлять внутреннюю структуру геоакустических импульсов, обусловленную особенностями их источников. Полученные результаты могут быть использованы для диагностики деформационных процессов в природных средах. го анализа акустической эмиссии звукового диапазона частот, основанный на методе разреженной аппроксимации. С учетом характеристик геоакустических сигналов построен базисный словарь, основанный на функциях Берлаге. Показано, что применение разработанного метода при анализе реальных данных позволяет выявлять внутреннюю структуру геоакустических импульсов, обусловленную особенностями их источников. Полученные результаты могут быть использованы для диагностики деформационных процессов в природных средах.

НИКИТЕНКОВА С.П., ПЕЛИНОВСКИЙ Е.Н. — 2014 г.

Найдено аналитическое решение в дискретной модели сильно нелинейных сдвиговых колебаний в приближении больших амплитуд и его спектр. Показано, что в пределе больших амплитуд период колебаний стремится к линейному значению, хотя колебание остается несинусоидальным.

2014

КУЗЬКИН В.М., КУЦОВ М.В., ПЕРЕСЁЛКОВ С.А. — 2014 г.

Исследовано влияние поверхностного волнения на изменчивость интерференционного инварианта и погрешность его индикации. При моделировании использовался спектр Пирсона–Неймана для полностью развитого волнения. Акустическая трасса ориентирована вдоль направления ветра, когда максимально проявляется взаимодействие нормальных волн. Рассмотрение проведено применительно к зимней и летней гидрологиям в широком диапазоне частот и интервале расстояний. Получены статистические оценки для интерференционного инварианта и ошибки его измерения.

АРЕФЬЕВ И.М., АРЕФЬЕВА Т.А., КАЗАКОВ Ю.Б., КОРОТКОВСКИЙ В.И., НЕРУЧЕВ Ю.А., ПОЛУНИН В.М., РЯПОЛОВ П.А., СТОРОЖЕНКО А.М., ТАНЦЮРА А.О. — 2014 г.

Приводятся результаты теоретического и экспериментального исследования эффекта возмущения намагниченности магнитной жидкости, вызванного тепловыми колебаниями в адиабатной звуковой волне на начальном участке кривой намагничивания. Измерения проведены на образцах магнитного коллоида с различной вязкостью дисперсионной среды в диапазоне частот 20-60 кГц. В указанном диапазоне частот исследованные образцы характеризуются отсутствием тепловой релаксации намагниченности. Сравнение выводов модели тепловой релаксации намагниченности с результатами эксперимента позволяет получить информацию об особенностях реологии ближайшего молекулярного окружения частицы - нанореологии.

РУДЕНКО О.В., САРВАЗЯН А.П. — 2014 г.

Изложена теория распространения сдвиговых волн в материале типа “soft solid”, обладающем анизотропией упругих и диссипативных свойств. Теория развита, прежде всего, для понимания природы низкочастотных акустических характеристик скелетной мышцы, которые несут важную диагностическую информацию о функциональном состоянии мышц и их патологий. Показано, что сдвиговая упругость мышц определяется двумя независимыми модулями. Диссипативные свойства определяются тензором вязкости 4-го ранга, также имеющего две независимые компоненты. Скорость распространения и затухание сдвиговых волн в мышце зависят от взаимного расположения трех векторов: волнового вектора, вектора поляризации и направления мышечного волокна. Для одного из многих экспериментов, где четко обращено внимание на векторный характер волнового процесса, удалось провести сравнение с теорией, оценить упругие модули и получить согласие с угловой зависимостью скорости распространения, предсказанной теорией.

КУЗНЕЦОВ С.В. — 2014 г.

Анализируются теоретические методы, применяемые для исследования волн Лэмба в анизотропных пластинах. Основное внимание уделяется шестимерному формализму Коши. В замкнутом виде получено решение для определения дисперсионных кривых волн Лэмба в пластинах с произвольной упругой анизотропией.

ЕМЕЛЬЯНОВ М.Б., САЛИН Б.М., САЛИН М.Б., ЦИБЕРЕВ А.В. — 2014 г.

Рассмотрена задача восстановления в дальней зоне временной зависимости сигнала распределенного источника. Показано, что при регистрации акустического сигнала линейной антенной, расположенной в ближнем поле источника, и последующей обработке удается восстановить временную зависимость сигнала источника в дальней зоне. В работе оценены возможные искажения сигнала, обусловленные конечностью апертуры приемной антенны, определены оптимальные характеристики системы обработки сигнала. Предлагается вариант технической реализации линейной антенны в виде цифровых приемных элементов, которые синхронно регистрируют акустическое поле в полосе до 10 кГц и передают принятый сигнал по четырем витым парам непосредственно на сетевую карту персонального компьютера. Описанная в работе методика и ее техническая реализация могут быть использованы при гидроакустических измерениях, а также при создании звукозаписывающей системы для оркестров и хоров с большим количеством исполнителей.

БУРОВ В.А., ЗОТОВ Д.И., РУМЯНЦЕВА О.Д. — 2014 г.

Для восстановления пространственных распределений акустических характеристик мягких биологических тканей – скорости звука и коэффициента поглощения – используется двухшаговый алгоритм. Знание этих распределений актуально для целей ранней диагностики доброкачественных и злокачественных новообразований в биотканях, прежде всего, – в молочной железе. На первом шаге оцениваются крупномасштабные распределения, которые на втором шаге уточняются с высоким разрешением. Представляются результаты восстановления на основе модельных исходных данных. Иллюстрируется принципиальная необходимость предварительного восстановления крупномасштабных распределений и последующего учета их на втором шаге. Привлечение для обработки технологии CUDA позволяет получать итоговые изображения форматом 1024 ? 1024 отсчетов всего за несколько минут.

БУРОВ В.А., ГРИНЮК А.В., КРАВЧЕНКО В.Н., МУХАНОВ П.Ю., СЕРГЕЕВ С.Н., ШУРУП А.С. — 2014 г.

Рассматривается возможность выделения мод, распространяющихся между двумя пространственно разнесенными точками наблюдения, без использования вертикальных антенн и низкочастотных излучателей. Выделение мод происходит из взаимной функции корреляции шумов, принимаемых одиночными гидрофонами. Показано, что основной вклад в взаимную функцию корреляции шумов дают моды на частотах вблизи минимумов дисперсионных зависимостей их групповых скоростей, где наблюдаются области стационарной фазы. Этот факт позволяет идентифицировать моды разных номеров, а также оценить времена их распространения между приемными гидрофонами, что может стать основой построения пассивной модовой томографии мелкого моря по данным с одиночных донных гидрофонов. Селекция мод осуществлена на основе данных натурного эксперимента, проводившегося в Баренцевом море.

ЛЕОНОВ А.С., СОРОКИН В.Н. — 2014 г.

Исследуется асимптотическое поведение функции площади голосовой щели вблизи моментов ее открытия и закрытия для двух математических моделей голосового источника. Показано, что в первой модели асимптотики функции площади подчиняются степенному закону с показателем не меньшим 1. Детальный анализ позволяет уточнить эти пределы в зависимости от относительных величин интервалов открытой и закрытой голосовой щели. В данной работе исследуется и другая параметрическая модель площади голосовой щели, которая основана на упрощенном физико-геометрическом представлении процессов колебаний голосовых складок. Она является специальным вариантом известной двухмассовой модели и содержит пять параметров: период основного тона, эквивалентные массы нижней и верхней кромки голосовых складок, коэффициент упругого сопротивления нижней складки и время задержки между раскрытиями верхней и нижней складок. Установлено, что асимптотики получаемой функции площади голосовой щели подчиняются степенному закону с показателем 1 как при ее открытии, так и при закрытии.

АНДРЕЕВ В.Г., ДЁМИН И.Ю., ШАНИН А.В. — 2014 г.

Теоретически и экспериментально обосновывается метод обнаружения микрокальцификатов в ткани молочной железы. Соли кальция откладываются в мягких тканях, чаще всего образуя кластеры из отдельных микрочастиц. Изучается движение твердых микрочастиц, распределенных в вязкоупругой среде. Смещение частиц вызывается радиационной силой, возникающей вследствие рассеяния и поглощения энергии ультразвукового пучка, сфокусированного в область с частицами. Радиационная сила действует в течение 200 мкс, после чего среда с распределенными частицами релаксирует в исходное состояние. Движение среды вместе с частицами измеряется кросс-корреляционным методом с использованием коротких зондирующих импульсов, следующих с частотой 5 кГц. Наличие твердых микрочастиц приводит к изменению характера движения среды после импульсного ультразвукового воздействия. Амплитуда и длительность смещений возрастают по сравнению с однородной средой, при этом сам характер движений значительно усложняется.