научный журнал по физике Акустический журнал ISSN: 0320-7919

ГУСЕВ В.А., ЖОСТКОВ Р.А., ПРЕСНОВ Д.А., ШУРУП А.С. — 2014 г.

В работе исследованы дисперсионные зависимости акустических волн, распространяющихся в условиях, близких к условиям мелкого моря, покрытого льдом. Получено дисперсионное уравнение для слоистой среды, состоящей из упругого слоя (лед), жидкого слоя (морская толща) и упругого однородного полупространства (дно). Обсуждены возможности оценки некоторых параметров рассматриваемой слоистой структуры на основе анализа дисперсионных кривых. Результаты численных расчетов сопоставлены с данными натурного эксперимента по регистрации сейсмоакустических сигналов в условиях ледовой обстановки.

КАЛАШНИКОВА М.А., СУХАНОВ Д.Я. — 2014 г.

Предлагается метод получения ультразвуковых изображений объектов, излучающих ультразвуковые акустические волны в воздухе. Изображения объектов восстанавливаются путем пространственно-согласованной фильтрации амплитудно-фазового распределения ультразвукового поля, измеренного в плоской прямоугольной области на некотором расстоянии от исследуемого излучающего объекта. Измерения поля производятся на различных частотах в широкой полосе, что позволяет путем обработки в широкой полосе частот снизить уровень шума и артефактов на восстанавливаемых изображениях.

ГРИГОРЬЕВА Н.С., ФРИДМАН Г.М. — 2014 г.

Статья посвящена моделированию акустического поля, рассеянного упругой сферической оболочкой, помещенной в волновод с жидким поглощающим дном. Излученный сигнал представляет собой широкополосный импульс с гауссовой огибающей. В частотной области для вычисления поля точечного источника в свободном волноводе и коэффициентов рассеяния оболочки используется метод нормальных волн. Перемещение приемника вдоль вертикальной прямой, расположенной за оболочкой, позволяет получить “трехмерный” образ поля, рассеянного оболочкой. В этом представлении горизонтальной осью является время, вертикальной осью – глубина погружения приемника, а интенсивность показывает амплитуду принятого сигнала. Такие трехмерные изображения позволяют проанализировать зависимость сложной дифракционной структуры акустического поля от глубины приемника. В рассмотренном численном примере тонкая упругая сферическая оболочка находится вблизи поглощающего жидкого дна.

АНДРОНОВ И.В. — 2014 г.

Рассмотрена задача дифракции высокочастотной плоской волны на бесконечном цилиндре, сечением которого является сильно вытянутый эллипс. Получены асимптотики поля в пограничном слое у поверхности. Эти асимптотики содержат параметр, характеризующий степень вытянутости эллипса и равный отношению квадрата поперечного волнового размера к продольному. Путем сравнения с численными результатами, проведенными в среде pdetool пакета MatLab, исследована точность аппроксимации и область применимости асимптотических формул.

КРАСНОВ В.М., КУЛЕШОВ Ю.В. — 2014 г.

На основе модельных расчетов рассмотрено изменение спектра инфразвукового сигнала точечного источника при его распространении от земной поверхности до высот ионосферы и его воздействие на ионосферу.

БРЫСЕВ А.П., ЗЕЛЕНОВА З.В., КРУТЯНСКИЙ Л.М., СМАГИН Н.В. — 2014 г.

Проведены измерения акустического поглощения в сериях образцов биологических тканей – мышечной, почечной и жировой ткани свиньи с помощью стандартного метода сравнения с эталоном и с использованием обращения волнового фронта ультразвука. Сравнение полученных экспериментальных результатов и выявленные различия подтверждают перспективность использования обращенных волн для измерений акустических потерь в биологических объектах. Показано, что в неоднородных тканях метод с обращением волнового фронта позволяет получить более достоверную оценку диссипативных потерь.

КАНЕВ Н.Г. — 2014 г.

Предложен метод расчета виброизоляции упругого слоя, расположенного между пластиной конечного размера со свободными краями и виброактивным основанием. Упругий слой состоит из дискретного набора пружин. При несинфазном колебании поверхности основания среднее динамическое воздействие на пластину уменьшается, что приводит к росту виброизолирующего эффекта. Резонансы изгибных колебаний пластины, напротив, снижают виброизоляцию на резонансных частотах. Для разных случаев получены оценки параметров системы, при которых виброизолирующий эффект положителен. Проведено сопоставление с простейшей системой “масса–пружина” с одной степенью свободы.

КУЗНЕЦОВ Г.Н., СТЕПАНОВ А.Н. — 2014 г.

Численно исследуется влияние направленности источников на пространственную интерференционную структуру инфразвукового поля в мелком море. Расчеты выполнены для монополя и различным образом ориентированных диполей и квадруполей в ближней зоне, где моды еще не сформировались, а также в дальней зоне, где наблюдается интерференция мод. Продемонстрирована зависимость интерференционной картины на различных частотах от горизонтов излучения и приема, вида мультиполя и волнового расстояния. Показана важность учета в дальней зоне горизонтальной направленности источников.

РУДНИЦКИЙ А.Г. — 2014 г.

Представлены результаты применения метода нелокального усреднения (Non-Local Means) в задаче разделения звуков дыхания и звуков сердца в сигнале, зарегистрированном на грудной клетке человека. Эффективность алгоритма проверялась как на искусственно смоделированных, так и на реальных сигналах. В качестве количественной меры эффективности NLM-фильтрации использовался угол расхождения выделенного и заданного сигналов. Показано, что для широкого диапазона отношения сигнал/шум алгоритм позволяет эффективно решать поставленную задачу – разделять звуки сердца и звуки дыхания в суммарном сигнале, зарегистрированном на грудной клетке человека.

ГОЛОВ А.А., ЛЕБЕДЕВ М.С., МОРГУНОВ Ю.Н. — 2014 г.

Приводятся результаты экспериментальной апробации акустического метода для повышения точности систем позиционирования подводных объектов, основанного на применении данных изменения поля температуры на акватории функционирования подводного объекта. Проведенные в сентябре 2011 г. в бухте Витязь залива Посьета измерения показали, что применение метода позволяет в 2–3 раза снизить ошибку позиционирования, связанную с изменением условий распространения звука.

КАПУСТИНА О.А. — 2014 г.

Впервые установлены факторы, определяющие спектральную плотность собственных оптических шумов акустооптического сенсора, обусловленных флуктуациями ориентации ансамбля молекул нематического жидкого кристалла в чувствительном элементе для области частот 0.01–1 Гц. Показано, что используя тонкие слои этого кристалла с жестким сцеплением молекул на границах чувствительного элемента и широкие пучки света для считывания информации, можно в условиях квазилинейного акустооптического преобразования понизить уровень шумов и повысить чувствительность сенсора.

БЕЛЯНКОВА Т.И., КАЛИНЧУК В.В. — 2014 г.

Развит эффективный метод построения матрицы–функции Грина слоисто-неоднородного полупространства. Предложены удобные для программирования матричные формулы, позволяющие с высокой точностью изучать свойства многослойного полупространства. На примере задачи о колебаниях трехслойного полупространства показана трансформация дисперсионных характеристик структурно-неоднородной среды в зависимости от соотношения механических и геометрических параметров ее составляющих. Исследование свойств функции Грина среды с низкоскоростным слоистым включением показало, что каждая мода поверхностной волны существует в ограниченном диапазоне частот: наряду с критической частотой возникновения моды существует частота ее исчезновения – частота, выше которой мода подавляется за счет наложения нуля функции Грина на ее полюс. Аналогичное исследование, проведенное для среды с высокоскоростным слоистым включением, показало, что наряду с частотой отсечки (частота, на которой распространяющаяся в низкочастотном диапазоне поверхностная волна исчезает) существует частота повторного ее зарождения – верхняя граница “диапазона запирания” первой моды. Вне этого диапазона первая мода является распространяющейся, могут появляться другие распространяющиеся моды. Установлено критическое соотношение геометрических параметров среды, определяющее существование и границы диапазона запирания волны.

ЛУНЬКОВ А.А., ПЕТНИКОВ В.Г. — 2014 г.

Аналитически и в численном эксперименте проведена оценка времени и поперечного радиуса когерентности низкочастотного (100–300 Гц) звукового поля, формируемого ненаправленным точечным излучателем на расстоянии 10–30 км в мелководном акустическом волноводе, характерном для открытого океанского шельфа. В качестве источника пространственно-временных флуктуаций рассмотрено анизотропное поле фоновых внутренних волн. Показано, что время когерентности падает с увеличением частоты, а также сильно зависит от направления движения возмущения. Поперечный радиус когерентности определяется в первую очередь фазовыми набегами, связанными с цилиндрической формой фронта звуковой волны. В случае поперечного распространения фоновые внутренние волны могут приводить к значительным вариациям этого радиуса. Введение компенсирующих фазовых поправок при обработке обеспечивает значительное увеличение среднего значения поперечного радиуса когерентности.

БОЕВ М.Л., КАРПОВА Г.В., ПОЛУНИН В.М., ПРОХОРОВ П.А., РЯПОЛОВ П.А. — 2014 г.

На основе концепции отображения геометрии свободной поверхности слабомагнитной среды топографией изолиний модуля напряженности магнитного поля изучена форма свободной поверхности магнитной жидкости в статическом состоянии на начальном этапе сближения кольцевого магнита с поверхностью столбика магнитной жидкости в трубке и на этапе прижатия полости к донышку. Показано, что отрыв пузырьков от воздушной полости происходит в непосредственной близости от плоскости симметрии кольцевого магнита на его оси. Описаны метод и экспериментальная установка для изучения возможности электромагнитной индикации размеров воздушных пузырьков, находящихся в магнитной жидкости. Обсуждаются результаты экспериментального исследования процесса отрыва воздушного пузырька от полости, удерживаемой в магнитной жидкости и сдавленной пондеромоторными силами магнитного поля, которые представляют интерес для создания новой методики дозированной подачи малых количеств газа в реактор.

ИСАЕВ А.Е., МАТВЕЕВ А.Н., НЕКРИЧ Г.С., ПОЛИКАРПОВ А.М. — 2014 г.

Рассмотрена абсолютная комплексная градуировка по полю приемника градиента давления. Градуировка выполнена с использованием процедуры метода взаимности при излучении продолжительных сигналов с линейной частотной модуляцией в отражающем бассейне. Для получения частотных зависимостей по полю использован метод скользящего комплексного взвешенного усреднения. Показано, что этот метод, разработанный для градуировки приемников звукового давления, позволяет при наличии отражений эффективно выделять и измерять векторную компоненту прямой звуковой волны. Применение метода позволило определить модуль и фазовый угол комплексной чувствительности, а также выявить недостатки экспериментального образца приемника градиента давления.

ЛУНИНА С.В., ОРЛОВ А.И., ПИЛЬЩИКОВА Е.А., ФЕДОТОВСКИЙ В.С. — 2014 г.

Рассмотрены эффективные инерционно-вязкие свойства суспензий, проявляющиеся в колебательно-волновых процессах. На основе ячеечной модели концентрированных суспензий получена зависимость для комплексной плотности, действительная часть которой характеризует эффективную инерционность, а мнимая – объемное вязкое сопротивление колебательному движению. Из гидродинамических моделей низкочастотных и высокочастотных поступательных колебаний сферических включений в несущей жидкости получены оценки внутренних динамических параметров суспензии – коэффициента присоединенной массы и времени релаксации включений, конкретизирующих формулы общего вида для комплексной плотности.

БИБИКОВ Н.Г. — 2014 г.

Исследованы ответы одиночных нейронов кохлеарного ядра травяной лягушки на длительные тональные сигналы, модулированные по амплитуде повторяющимися отрезками низкочастотного шума. Несущая частота всегда соответствовала характеристической частоте исследуемой клетки (диапазон: 0.2–2 кГц), модулирующим сигналом служил шум в диапазонах 0–15 Гц, 0–50 Гц или 0–150 Гц. Получены функции корреляции между циклической гистограммой, отражающей изменение вероятности генерации нейроном импульсного разряда на протяжении периода модуляции, и формой огибающей сигнала на том же периоде. Вид полученных корреляционных функций обычно качественно не менялся при изменении уровня несущей или глубины модуляции, однако мог существенно зависеть от частотного состава модулирующей функции. В большинстве случаев сопоставление циклической гистограммы реакции только с текущим значением амплитуды не позволяет адекватно выявить те временные особенности сигнала, которые определяют реакцию нейрона. Ответ определяется и другими особенностями звука, и прежде всего, скоростью изменения амплитуды. Исследованные нейроны различались между собой как по предпочтению к определенному диапазону модулирующих частот, так и по тем особенностям огибающей, которые вызывали ответ клетки.

ЕСИПОВ И.Б., ЗОЗУЛЯ О.М., МИРОНОВ М.А. — 2014 г.

Ранее нами была обнаружена медленная эволюция вязкоупругих модулей тяжелой сырой нефти. В течение 72 часов велись измерения модуля сдвига на частотах 0.5, 5 и 50 Гц при различных температурах. Новые исследования зависимости комплексного модуля сдвига от амплитуды деформации выявили логарифмический рост во времени параметра нелинейности для этого образца нефти. Экспериментально установлено, что комплексный модуль сдвига линейно зависит от амплитуды сдвиговых возмущений, что возможно при линейной зависимости величины вязкоупругих характеристик от модуля деформации среды.

ИЛЬМЕНКОВ С.Л., КЛЕЩЁВ А.А., КЛИМЕНКОВ А.С. — 2014 г.

На основе метода функций Грина и динамической теории упругости находится решение задачи дифракции звука на упругих оболочках неканонической формы, составленных из тел сфероидальной, цилиндрической и сферической форм. Выполнен расчет угловых характеристик рассеяния подобных составных тел для различных волновых размеров.

АСТАШЕВ М.Е., БЕЛОСЛУДЦЕВ К.Н., ХАРАКОЗ Д.П. — 2014 г.

Одним из наиболее точных методов измерения сжимаемости жидкостей является метод резонансного измерения скорости звука в интерферометре фиксированной длины. Этот метод сочетает высокую чувствительность, точность и малый объем исследуемого образца жидкости. Принцип измерения заключается в исследовании резонансных свойств составного резонатора, включающего в себя образец исследуемой жидкости. Для этого ранее использовалась схема фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). В данной работе предложена альтернативная схема измерения, основанная на методах цифрового анализа гармонических сигналов, описана реализация данной схемы с использованием промышленно выпускаемых модулей сбора данных и приведены примеры тестовых измерений с оценкой точности полученных результатов.