Кюркчан А.Г., Смирнова Н.И. «О решении задач дифракции волн методом нулевого поля» с. 691-697

Выполнены исследования, посвященные численной реализации метода нулевого поля решения задач дифракции волн. Показано, что корректные и устойчивые алгоритмы в рамках этого метода получаются лишь при условии, что поверхность, на которой ставится условие нулевого поля, охватывает множество особенностей аналитического продолжения волнового поля внутрь рассеивателя. На примере решения конкретных задач дифракции продемонстрировано, что наилучшим способом построения поверхности нулевого поля является аналитическая деформация границы рассеивателя. Библ. 15.

Островский Л.А., Руденко О.В. «О проблемах нелинейной акустики, представляющихся сегодня наиболее важными и интересными» с. 698-705

Изложен в расширенном виде материал обзорного доклада, сделанного на 18-м Международном симпозиуме по нелинейной акустике (ISNA-18) в июле 2008 года (Стокгольм, Швеция). Эти результаты частично изложены также в лекциях, прочитанных на 13-й и 12-й научных школах "Нелинейные волны" в Нижнем Новгороде. Цель статьи – кратко рассказать о направлениях развития и достижениях нелинейной акустики, привлекающих повышенное внимание в последние годы. Библ. 46.

Лебедев-Степанов П.В., Руденко О.В. «О затухании звука в жидкости, содержащей взвешенные частицы микро- и нанометровых размеров» с. 706-711

Рассчитан коэффициент затухания звука в жидкости как за счет ее собственной вязкости, так и благодаря наличию в ней взвешенных частиц. На основе анализа дисперсионных соотношений восстановлено нелинейное интегро-дифференциальное уравнение для описания дополнительного затухания при больших интенсивностях звука. Библ. 7.

Федотовский В.С., Верещагина Т.Н. «Низкочастотная резонансная дисперсия звука в пузырьковых средах» с. 712-718

Представлена теория резонансной дисперсии звука нового типа в газожидкостных пузырьковых средах, основанная на использовании эффективной динамической плотности. Показано, что из-за связанных сфероидально-поступательных колебаний пузырьков динамическая плотность газожидкостной среды имеет резонансную зависимость от частоты, что в волновом процессе проявляется как низкочастотная резонансная дисперсия звука. Эта дисперсия существенно отличается от известной высокочастотной резонансной дисперсии, обусловленной резонансом объемных осцилляций пузырьков. Приведены результаты экспериментов, подтверждающие существование резонансной дисперсии звука на частоте, равной половине собственной частоты сфероидальных колебаний пузырьков. Библ. 23.

Зверев В.А., Коротин П.И., Стромков А.А. «Выделение мод в мелком море путем их обращения» с. 719-726

По сигналам отдельных приемных элементов путем их обращения с использованием частотной характеристики плоской волны выделены моды волновода. Распределение мод на плоскости "время прихода – номер моды" в опыте соответствует математической модели идеального волновода, отличаясь тем, что высшие моды опережают низшие. Предложена модификация частотной характеристики, устраняющая это несоответствие, связанная с зависимостью эффективной глубины волновода от частоты. В результате предложен и опробован способ определения дальности до излучателя и дана интерпретация помехоустойчивости приема сигналов с использованием обращения. Опыт выполнен в Баренцевом море на глубинах порядка 100 метров и дистанциях 7, 10.5 и 12 км с помощью сигнала в диапазоне частот 100–300 Гц. Библ. 17.

Исаев А.Е., Матвеев А.Н. «Градуировка гидрофонов по полю при непрерывном излучении в реверберирующем бассейне» с. 727-736

Рассмотрен метод оценивания переходного импеданса излучателя и приемника в свободном поле, основанный на скользящем комплексном усреднении частотной зависимости переходного импеданса излучателя и приемника, полученной при непрерывном излучении в незаглушенном бассейне. Метод позволяет ослабить влияние отраженных сигналов и получить частотные характеристики, практически совпадающие с измеренными в условиях свободного поля. Приводятся результаты экспериментальных исследований метода и его применения для градуировки гидрофонов по полю методом взаимности в реверберирующем поле. Библ. 9.

Швачко Л.В. «Исследование структуры звукового поля в приповерхностном канале» с. 737-748

Приводятся результаты экспериментального исследования звукового поля в приповерхностном канале, существующем в глубоководных районах океана вблизи его верхней границы в слое ветрового перемешивания. Опыты были проведены в двух районах Центральной Атлантики вблизи берегов Португалии и вблизи берегов Гвианы. Анализируется угловая и энергетическая структура поля шумового источника в диапазоне частот 1–10 кГц на дистанциях до 25–30 км. Результаты экспериментов сопоставляются с расчетами. Для некоторых частот были определены величины добавочного ослабления поля по сравнению с цилиндрическим законом изменения интенсивности звука с расстоянием. Оценивается влияние взволнованной поверхности океана на детальную структуру поля. Библ. 7.

Соболев А.Ф., Ушаков В.Г., Филиппова Р.Д. «Звукопоглощающие конструкции гомогенного типа для каналов авиационных двигателей» с. 749-759

В применении к каналам авиационных двигателей исследован новый способ расширения спектра частот звукопоглощения за счет использования специальных гомогенных материалов с жесткой структурой. Для существенного расширения возможностей гомогенного материала впервые предложено использовать его сквозную или несквозную перфорацию. Разработана теория звукопоглощающей конструкции с гомогенным материалом при наличии сквозной перфорации, которая позволяет на основе волновых параметров исходного материала, вычислять волновые параметры и импеданс модифицированной конструкции. На основании созданной теории можно рассчитать импеданс любой достаточно сложной конструкции, состоящей из слоев разной толщины, отличающихся процентом перфорации и диаметром отверстий. Проведены расчеты импеданса и коэффициента звукопоглощения для однослойных и двухслойных образцов. Получено хорошее согласие теории и эксперимента. Библ. 11.

Помпеи А., Сумбатян М.А., Тодоров Н.Ф. «Компьютерные модели в акустике помещений: метод лучевых траекторий и алгоритмы аурализации» с. 760-771

Излагаются компьютерные алгоритмы, позволяющие строить виртуальные акустические модели различных помещений, для которых существенным является удовлетворение тем или иным критериям звучания. Построенные алгоритмы основаны на методе лучевых траекторий, который в общем случае позволяет рассчитывать амплитуду многократно переотраженного акустического луча при произвольном числе отражений от любых искривленных поверхностей. В итоге расчет акустики помещения сводится к слежению за траекториями всех звуковых лучей при их последовательных отражениях на отражающих поверхностях, до полного затухания каждого луча. При таком подходе физические свойства помещения должны быть заданы геометрией отражающих поверхностей, коэффициентами поглощения и диффузии на каждой такой поверхности, а также характеристиками затухания при распространении лучей в воздухе. Предложенные модели позволяют решить важную проблему архитектурной акустики, так называемую задачу аурализации, т.е. предсказание того, как тот или иной аудиофрагмент будет звучать в различных залах, без проведения натурных испытаний в этом зале, на основе лишь компьютерного моделирования. Библ. 28.

Базулин А.Е., Базулин Е.Г. «Деконволюция сложных эхосигналов методом максимальной энтропии в ультразвуковом неразрушающем контроле» с. 772-783

Рассмотрена задача обращения свертки с функцией точечного источника эхосигналов с применением регуляризации методом максимальной энтропии и дальнейшим восстановлением двумерных изображений методом проекции в спектральном пространстве. Обратная задача свертки решена для комплексного сигнала, полученного из действительного путем преобразования Гильберта. Проведено численное и экспериментальное моделирование. Продемонстрирована возможность повышения лучевого разрешения эхосигналов и понижения уровня спеклового шума при использовании генератора сложных сигналов (псевдослучайных последовательностей). Проведено сравнение полученных результатов с результатом повышения разрешающей способности, основанным на методе авторегрессии и применения метода эталонной голограммы. Библ. 33.

Буров В.А., Алексеенко Н.В., Румянцева О.Д. «Многочастотное обобщение алгоритма Новикова для решения обратной двумерной задачи рассеяния» с. 784-798

Рассматривается процесс восстановления двумерных рефракционно-поглощающих рассеивателей модифицированным алгоритмом Новикова. Предлагается обобщение данного алгоритма на полихроматический режим. При объединении данных рассеяния на разных частотах в процессе решения задачи используется априори известная частотная зависимость функции рассеивателя, что приводит к уравнениям связи, отсутствующим в монохроматическом варианте. Показано, что проблема неустойчивости восстановления сильных рассеивателей, возникающая в монохроматическом режиме, может быть снята полихроматическим режимом. При этом качество оценки рассеивателя в полихроматическом режиме значительно лучше оценки в виде простого усреднения монохроматических решений. Помехоустойчивость алгоритма достаточно высока для его использования в практических целях. Библ. 21.

Кузнецов М.Ю. «Особенности акустической сигнализации и генерации звуков у некоторых видов стайных открытопузырных рыб» с. 799-808

Обсуждаются результаты экспериментальных исследований акустической активности стайных открытопузырных рыб на примере кеты, горбуши, тихоокеанской сельди и сардины. Установлено, что динамические спектры большинства исследованных звуков сосредоточены в двух поддиапазонах частот, соответственно каждому виду рыб. Показано прямое участие плавательного пузыря в звукообразовании у исследуемых рыб. Рассматриваются морфологические особенности строения звукопроизводящих органов лососей и сельдей. Проанализированы механизмы генерации сигналов открытопузырных рыб с участием мышечного сфинктера и плавательного пузыря. Библ. 26.

Леонов А.С., Макаров И.С., Сорокин В.Н. «Частотные модуляции в речевом сигнале» с. 809-821

Исследуются физические механизмы частотных модуляций в акустике речевого тракта и методы оценки этих модуляций в речевом сигнале. Установлено, что колебания стенок тракта оказывают пренебрежимо малое влияние на модуляции его резонансных частот. Модель процесса речеобразования, учитывающая подсвязочную область, показывает, что изменение граничных условий при открытой голосовой щели создает заметные вариации резонансных частот. Наряду с модуляциями такого рода, в речевом сигнале возникают и модуляции, обусловленные влиянием формы источника возбуждения. Они существенно зависят от соотношения частоты основного тона и резонансной частоты, а также от параметров методов оценки модуляций и метода анализа речевого сигнала. В целом, это иногда может привести к нестабильным и непредсказуемым модуляциям вычисленных формантных частот в речевом сигнале. Библ. 27.

Симонова В.А., Хохлова Т.Д., Карабутов А.А. «Широкополосная фокусирующая многоэлементная антенна для оптико-акустической томографии» с. 822-827

Предлагается методика расчета характеристик и геометрических параметров широкополосной многоэлементной антенны с высоким пространственным разрешением для задач оптико-акустической томографии. По предложенной методике сконструирована антенна с заданными значениями пространственных разрешений по трем направлениям для задачи томографии рака молочной железы на ранней стадии. Антенна представляет собой решетку из 8 линейных пленочных пьезоприемников, расположенных на плоскости, и фокусирующей акустической линзы. Для сконструированной антенны проведены измерения карты фокальной области отдельного приемника антенны и функции передачи точечного источника антенной. Полученные экспериментально пространственные разрешения антенны близки к расчетным значениям. Библ. 18.

Абрамов О.В., Абрамов В.О., Муллакаев М.С., Артемьев В.В. «Анализ эффективности передачи ультразвуковых колебаний в нагрузку» с. 828-844

Приведены результаты исследований эффективности ультразвукового воздействия на вещество. Рассмотрена связь электрических параметров ультразвукового оборудования и акустических характеристик ультразвукового поля в обрабатываемой среде, эффективность работы ультразвуковой установки технологического назначения, особенности введения колебаний в нагрузку при развитии в ней кавитации. Установлена связь между акустической мощностью колебаний, обеспечивающих необходимую степень развития кавитации и получение заданного технологического эффекта, и электрическими параметрами ультразвуковой установки, в первую очередь, ее мощностью. Исследованы особенности развития кавитации в жидкостях с различными физико-химическими свойствами (в том числе расплавами легкоплавких металлов) и оценена акустическая мощность колебаний, вводимых в нагрузку при изменении электрической мощности, подводимой к генератору. Библ. 46.

Заславский Ю.М., Заславский В.Ю. «Анализ акустического поля, возбуждаемого виброисточником в упругом слое и окружающей среде» с. 845-852

Изложены результаты численного анализа акустического поля, возбуждаемого в упругом слое и окружающем пространстве осциллирующим бесконечно протяженным точечным дипольным источником с моментом, ориентированным параллельно границам слоистой структуры. Анализируется пространственное распределение внутри и вне пласта амплитуды SH-волнового поля, уходящего в направлении, перпендикулярном моменту. Задача решается в двумерной постановке при различных соотношениях упругих параметров жесткости внутренней и внешней области слоистой структуры и при нескольких значениях частоты вибрации. Библ. 14.

Курочкин В.Е., Шарфарец Б.П. «Резонансы в системе пьезоэлектрический излучатель – многослойная ультразвуковая камера с потерями» с. 853-860

Предложен подход расчета резонансных частот и акустических характеристик ультразвуковых многослойных жидких камер, граничащих с воздушным или жидким полупространством и нагруженных на пьезоэлектрический излучатель. Принято допущение о справедливости плоского движения. Подход позволяет получить исчерпывающую информацию о физических процессах в камере. Получено выражение, связывающее электрический адмитанс пьезопластины и входной импеданс акустической нагрузки. В качестве примеров рассмотрен ненагруженный излучатель, а также излучатель, нагруженный на акустическое сопротивление с постоянным и с частотно зависимым импедансами. Библ. 17.

«Армен Паруйрович Сарвазян (к 70-летию со дня рождения)» с. 861-862

В июле 2009 г. исполнилось 70 лет выдающемуся ученому в области био- и медицинской акустики, доктору физ.-мат. наук, профессору Сарвазяну Армену Паруйровичу.

Коузов Д.П. «О работе в 2008 году Санкт-Петербургского семинара по вычислительной и теоретической акустике научного совета РАН по акустике» с. 863-864

В 2008 году продолжалась регулярная работа семинара. Было проведено 18 заседаний. Помимо докладов, непосредственно посвященных проблемам акустики, было заслушано также несколько сообщений, представляющих интерес для акустиков как с точки зрения физики, так и по использованному математическому аппарату. Публикуются краткие резюме докладов.

Semenov A.G. «On the low-frequency sound scattering in a moving microinhomogeneous medium» pp. 698-707

The Rayleigh law that governs low-frequency sound attenuation due to the scattering by inhomogeneities in a microinhomogeneous medium is generalized to the case of particles moving in a flow or falling under gravity. Corrections to the scattering’s cross section that adjust the Rayleigh law to the case of a potential flow around inhomogeneities are calculated. It is shown that, when microinhomogeneities are moving in a viscous medium, the characteristics of discrete scatterers may considerably deviate from the Rayleigh law. Based on the data on the velocity and size distribution of falling drops of water in air, refinements are proposed for the laws of low-frequency sound scattering by rain.

Honarvar Farhang, Enjilela Esmaeil, Sinclair Anthony N. «Asymmetric and axisymmetric vibrations of finite transversely isotropic circular cylinders» pp. 708-714

This paper presents an approach for obtaining the exact frequency equations of axisymmetric and asymmetric free vibrations of transversely isotropic circular cylinders. The solution method is based on the three dimensional theory of linear elasticity and uses potential functions. Using this approach, the frequency spectra and vibration mode shapes are plotted for a number of transversely isotropic cylinders. The proposed approach introduces a number of merits compared to earlier approximate and exact solution methods. First, unlike numerically complicated series methods that provide approximate solutions, the proposed approach is exact. Second, combination of scalar functions employed for representing the displacement field is consistent with the physics of the problem. One scalar potential function has been considered for each component of the wave field inside the elastic cylinder. As a result, the solution is systematically divided into coupled and decoupled equations. In addition, by using this approach, there is no need to guess the final of the solution a priori. These merits make the proposed approach suitable for other vibration problems of anisotropic materials.

Ilyukhina M.A., Makov Yu.N. «Analysis of shape perturbations of a drop on a vibrating substrate for different wetting angles» pp. 722-728

An exact solution is obtained to the problem of axisymmetric normal modes and natural frequencies characterizing surface perturbations of a drop that sits with an arbitrary wetting angle on a substrate and experiences only gravity and surface tension. The resulting mode solutions are used to calculate and analyze different shapes of the perturbed surface for the same drop placed on a vibrating base. The distinctive feature of the present study is the explicit representation of the results in the form of calculated shapes of the surface of a vibrating drop, comparison of the parameters of actual drops with resonance frequencies, and comparison with experimental data.

Gordienko V.A., Krasnopistsev N.V., Nasedkin A.V., Nekrasov V.N., Toropov V.N. «Specific features of estimation of levels and spatial spectrum of ocean noise by a single multicomponent combined receiver» pp. 741-753

Algorithms for estimation of the spatial spectrum of ocean noise using a single hydroacoustic combined receiving module (CRM), which records the field of acoustic pressure and its gradient projections onto three mutually orthogonal spatial directions for small wave sizes, are discussed. It is shown that in spite of a rather "obtuse" cosine directional response pattern of vector channels of this receiving module it is possible to obtain good determination of the direction toward the local source due to recording the vector characteristic of the acoustic field (acoustic power flux), and in the absence of powerful local sources in the water area the spatial spectrum of noise close to a realistic one can be obtained.

Kuz'kin V.M. «Error of the local sound field’s maximum frequency shifts in shallow water» pp. 771-775

The error in determining the position of the spectral maximum of a signal against Gaussian white noise is considered. The sensitivity of the monitoring method based on measuring the frequency shifts of the field maximum is estimated. For a specific case of a Gaussian signal’s spectrum and the medium perturbed by background internal waves, results of calculations are presented.

Maksimov A.O., Sosedko E.V. «Acoustic manifestations of gas hydrate shelled bubbles» pp. 776-784

The hydrocarbon seeps emitting buoyant bubble plumes from seafloor vents–gas flares have been actively investigated in different regions of the World Ocean, in particular, on the Sakhalin slope in the Sea of Okhotsk. The gas flares can be easily detected by regular echo sounders, because the scattering cross section of a gas bubble is large. Within the gas-hydrate stability zone–for high hydrostatic pressures and low temperatures, methane-hydrate ice skins are formed on rising seep bubbles which are typically methane. The objective of the present study was to develop a suitable model describing rheological characteristics of gas-hydrate shell and to analyze acoustic manifestations of such bubbles for the frequency range used in marine field experiments.

Petukhov Yu.V. «Conditions for forming weakly diverging acoustic bundles in ocean waveguides» pp. 785-793

Necessary and sufficient conditions for the dependence of the cycle length of the Brilloin waves or rays of geometrical acoustics on the ray parameter that is inversely proportional to their phase velocity are formulated. The formulated conditions determine the existence of weakly diverging acoustic bundles in vertically stratified oceanic waveguides, even with a point sound source.

Borisov B.F., Gartvik A.V., Charnaya E.V., Kumzerov Yu.A. «The effect of melting and crystallization of indium within pores on properties of photonic crystals at different pore fillings» pp. 816-820

Acoustic properties of synthetic opal filled with indium at different factors of pore filling is investigated using the pulse-interference technique in the frequency range from 4 to 8 MHz and in the temperature range of 300–480 K. A shift to lower temperatures and widening of the indium melting region in nanopores depending on the factor of pore filling is observed. It is shown that melting and crystallization of indium in pores during heating and cooling are accompanied with variations in velocity and absorption of longitudinal ultrasonic waves, respectively, under conditions that the filling factor exceeds the threshold value.

Wang L., Zhang Q., Wang Q., Dong M., Zeng Y. «Functional evaluation of auditory system in patients with cochlear implant using electrically evoked auditory brainstem responses» pp. 857-865

Aim: The objective of this study is to evaluate the recovery of hearing function of auditory pathway after cochlear implantation by extracting the characterizations of electrically evoked auditory brainstem responses (EABR). The purpose of this study was to explore a reality and possible EABR test mode in clinical applications, rather than strict animal research. Methods: 53 patients received Nucleus 24 cochlear implant. The EABR tests were performed with a stimulus frequency of 100 Hz or less and a pulse width of 25, 50, and 75 μs/phase. The EABR signals were recorded from three electrodes (electrode 3, 10, and 20), simultaneously. The latency of the EABR wave III and V, the EABR threshold and the positive appearance rate of the EABR waves were measured. Results: This study found that during EABR tests, the artifacts under the alternate polarity stimulus were smaller than those under the monopolarity stimulus. A similar result was found that the artifacts collected on the contra lateral side were smaller than that on the same lateral side. The latency of the EABR waves prolonged with the increase of the stimulus frequency. When the high cut-off frequency of the band-pass filter altered from 1.5 kHz to 3 kHz, the latency of the EABR wave V shortened, but the latency maintained constant from 3 kHz to 25 kHz. When the low cut-off frequency was changed from 100 Hz to 0.002 Hz, the latency of the EABR wave V maintained constant. In addition, it was found that the EABR threshold lowered with increasing the pulse width of the stimulus. This study indicated that the EABR threshold of the signals collected from the electrode 20 were significantly (p < 0.01) lower than those obtained from the electrode 3 and 10. However, no statistically significant difference in the EABR threshold existed between the signals collected from the electrode 3 and 10 (p > 0.05). Moreover, the latency of the EABR wave III and V at the electrode 3 was significantly (p < 0.01) longer than that at the electrode 10 and 20, and the latency of the wave III and V at the electrode 10 was significantly (p < 0.01) longer than that at the electrode 20. The positive appearance rate of the EABR waves was 96.22%. Conclusion: The EABR tests with proper parameters were designed in this study. The characterizations of the EABR waves including amplitude, latency and threshold were extracted at different electrodes. The EABR test provides an effective method to evaluate the functions of the auditory pathway in patients after cochlear implantation.

Zhou Zhimin, Zhang Yuangliang, Li Xiaoyan, Sun Baoyuan «Application of gas-fluid atomization technology in ultrosonic vibration cutting titanium alloy workpiece» pp. 925-928

To further improve machined surface quality of diamond cutting titanium workpiece and reduce diamond tool wear, it puts forward a kind of machining technology with mixture of carbon dioxide gas, water and vegetable oil atomized mist as cooling media in the paper. The cooling media is sprayed to cutting area through gas-liquid atomizer device to achieve purpose of cooling, lubricating, and protecting diamond tool. Experiments indicate that carbon dioxide gas can touch cutting surface more adequately through using gas-liquid atomization technology, which makes iron atoms of cutting surface cause a chemical reaction directly with carbon in carbon dioxide gas and reduce graphitizing degree of diamond tool. Thus, this technology of using gas-liquid atomization and ultrasonic vibration together for cutting Titanium Alloy is able to improve machined surface quality of workpiece and slow of diamond tool wear.