Ватульян А.О., Юров В.О. «Об оценке законов радиальной неоднородности в цилиндрическом волноводе» с. 119-127
Решена обратная задача о восстановлении функции, характеризующей изменение модуля упругости в неоднородном цилиндрическом волноводе, по информации о поле радиальных перемещений в дальней зоне. Применено сочетание преобразования Фурье и метода линеаризации, сформирован итерационный процесс, на каждом шаге которого решается прямая задача на основе метода пристрелки и интегральное уравнение Фредгольма первого рода для нахождения уточняющих поправок для искомой функции. Представлены результаты вычислительных экспериментов.
Акустический журнал, 66, 2, с. 119-127 (2020) | Рубрики: 04.09 12.04
Остриков Н.Н., Яковец М.А., Ипатов М.С. «Экспериментальное подтверждение аналитической модели распространения звука в прямоугольном канале при наличии скачков импеданса и разработка на ее основе метода извлечения импеданса» с. 128-147
Проведено систематическое исследование проблем точности извлечения импеданса звукопоглощающих конструкций на установках типа “Интерферометр с потоком” в случае отсутствия скользящего потока. Предложен метод определения доверительного интервала измерений звуковых давлений на этой установке. Экспериментально подтверждена аналитическая модель распространения звука в прямоугольном канале при наличии скачков импеданса, предложенная ранее авторами и описанная с помощью метода Винера–Хопфа. Разработан и реализован метод извлечения импеданса звукопоглощающих конструкций при отсутствии потока, основанный на аналитическом методе учета прохождения звуковых мод через стык импеданса.
Акустический журнал, 66, 2, с. 128-147 (2020) | Рубрики: 04.09 12.04
Воробьев Р.И., Сергеичев И.В., Карабутов А.А., Миронова Е.А., Саватеева Е.В., Ахатов И.Ш. «Применение оптоакустического метода для оценки влияния пустот на трещиностойкость конструкционных углепластиков» с. 148-153
Представлены результаты экспериментального анализа влияния объемного содержания пустот в интервале 0.25–5% на трещиностойкость конструкционных углепластиков. Для получения вариации объемного содержания пор образцы изготавливались методом вакуумной инфузии с вариацией глубины вакуума от –760 до –150 мм рт. ст. Объемное содержание пор определялось методами оптоакустической структуроскопии, сканирующей электронной микроскопии и химическим травлением для получения сравнительных данных. Получены экспериментальные зависимости характеристик межслоевой трещиностойкости от объемного содержания пустот при статическом и циклическом нагружении образцов в режиме нормального отрыва.
Акустический журнал, 66, 2, с. 148-153 (2020) | Рубрики: 06.17 14.04
Суханов Д.Я., Росляков С.Н., Емельянов Ф.С. «Левитация и управление упорядоченной группой частиц и прямолинейных структур в ультразвуковом поле» с. 154-162
Предлагается метод управления упорядоченной группой левитирующих в ультразвуковом поле частиц и структур из прямолинейных отрезков. Рассматривается ультразвуковое поле в воздухе на частоте 40 кГц и частицы размерами меньше четверти длины волны либо тонкие цилиндрические объекты диаметром меньше четверти длины волны. Ультразвуковое поле формируется с помощью четырех фазированных решеток излучателей, которые размещены встречно по боковым граням прямоугольного параллелепипеда. Излучатели формируют распределение поля стоячих волн на плоскости, что обеспечивает левитацию частиц в прямоугольной сетке в плоском слое. Путем численного моделирования и экспериментально показано, что полученное распределение стабилизируется и частицы остаются неподвижными в локальных минимумах потенциала Горькова. Кроме того, путем регулирования разности фаз встречных излучателей обеспечивается контролируемое перемещение группы частиц в горизонтальной плоскости. А изменение плоскости фокусировки боковых излучателей обеспечивает контролируемое перемещение группы частиц по вертикали. Экспериментально показано, что в рассматриваемом распределении поля возможна левитация не только малоразмерных частиц, но и структур, собранных из прямолинейных отрезков длиной много больше длины волны.
Акустический журнал, 66, 2, с. 154-162 (2020) | Рубрика: 05.09
Зверев В.А., Голубев В.Н., Коротин П.И. «Условия выделения лучей по времени их прихода на больших расстояниях и низких частотах» с. 163-169
Приводятся результаты экспериментальных исследований по распространению низкочастотных импульсных сигналов в глубоководных и мелководных районах Мирового океана. Получены достаточные условия выделения лучей по времени их прихода в точку приема: смещение луча под влиянием градиента скорости звука, направленного вниз, превышает смещение луча в обратном направлении под влиянием градиента, обусловленного силой тяжести; излучатель и приемник находятся на разных глубинах; излучение является импульсным при длительности импульса меньше разности времен прихода лучей в точку приема. Опыты показали справедливость гипотезы, что совокупность перечисленных условий достаточна для выделения лучей по временам их прихода.
Акустический журнал, 66, 2, с. 163-169 (2020) | Рубрика: 07.05
Михайлов С.Г. «Пеленгование векторно-скалярным приемником в поле анизотропной помехи» с. 170-180
На основе многомерного пуассоновского процесса построена математическая модель анизотропного акустического поля. Установлена связь вероятностных характеристик процесса и угловой плотности акустического поля. Показано, что дисперсии и функции взаимной корреляции пульсаций давления и компонент колебательной скорости зависят только от постоянной составляющей и коэффициентов первой и второй гармоник разложения угловой плотности в ряд Фурье. Найдена связь между значимыми для пеленгования параметрами анизотропии поля помехи и экспериментально измеряемыми величинами. Показана связь результатов пеленгования с параметрами анизотропии поля помехи для нескольких алгоритмов.
Акустический журнал, 66, 2, с. 170-180 (2020) | Рубрики: 07.04 10.02
Петухов Ю.В., Бурдуковская В.Г., Бородина Е.Л. «Каустические и слаборасходящиеся пучки в горизонтально неоднородных океанических волноводах» с. 181-197
С использованием приближенных аналитических расчетов, основанных на ВКБ и адиабатическом приближениях для модового представления поля, а также численного моделирования на основе теории адиабатических мод, геометроакустического приближения и метода параболического уравнения, исследованы закономерности формирования и распространения каустических и слаборасходящихся акустических пучков в горизонтально неоднородном рефракционном океаническом волноводе. Определены области горизонтальных расстояний, на которых сохраняются типичные для каустических и слаборасходящихся пучков зависимости интенсивности акустического поля от горизонтального расстояния. Рассмотрены процессы переформирования каустических и слаборасходящихся пучков в океаническом волноводе с увеличивающейся глубиной водного слоя и неизменной в горизонтальном направлении стратификацией скорости звука, которая вблизи источника характеризовала открытый ко дну подводный звуковой канал. Сформулированы условия эффективно-согласованного перехода рефрагированных в термоклине и взаимодействующих с дном мод мелководного участка волновода в чисто рефрагированные моды подводного звукового канала относительно глубоководного участка океанического волновода.
Акустический журнал, 66, 2, с. 181-197 (2020) | Рубрика: 07.06
Цуканов А.А., Горбатиков А.В. «Исследование влияния вклада объемных волн на результат применения метода микросейсмического зондирования» с. 198-205
Представлено численное исследование формирования амплитудной реакции на свободной поверхности от одновременного рассеяния на заглубленном скоростном включении поверхностных волн Рэлея и вертикально падающих продольных волн. Установлено, что значительное присутствие объемных волн в микросейсмическом поле принципиально не меняет результат применения метода микросейсмического зондирования, который основан на представлении о подавляющем вкладе в формирование микросейсмического поля Земли фундаментальной моды волны Рэлея. Рассмотрены случаи, когда микросейсмический сигнал на одной и той же частоте моделируется только фундаментальной модой волны Рэлея, только продольной волной с вертикальным падением и обоими типами волн одновременно. Рассмотрены варианты с различными размерами и скоростными свойствами неоднородности. Анализ выполнен в (λ, r)-пространстве, по аналогии с процедурой восстановления структуры геологической среды в методe микросейсмического зондирования, где λ – длина волны фундаментальной моды Рэлея, а r – координата на дневной поверхности.
Акустический журнал, 66, 2, с. 198-205 (2020) | Рубрика: 09.04
Титов С.А., Зинин П.В. «Формирование ультразвуковых изображений через слои с неизвестными параметрами» с. 206-212
Представлен метод формирования ультразвуковых изображений в устройствах визуализации с фазированными решетками, основанный на разложении регистрируемого пространственно-временного сигнала в спектр плоских импульсных волн. Рассмотрен случай, когда между ультразвуковой решеткой и областью визуализации находится ряд промежуточных слоев с неизвестными толщинами и скоростями звука. Метод основан на измерении задержек составляющих спектра плоских волн, прошедших через слои и отраженных от границы области визуализации, и компенсации этих задержек при суммировании составляющих спектра, рассеянных на неоднородностях в области визуализации.
Акустический журнал, 66, 2, с. 206-212 (2020) | Рубрика: 12.05
Юдина Е.В. «XXXII сессия Российского акустического общества (14–18 октября 2019, Москва)» с. 213-230
Приведен краткий обзор докладов, представленных на XXXII Сессии Российского акустического общества в 17 тематических секциях.
Акустический журнал, 66, 2, с. 213-230 (2020) | Рубрика: 02
«Виталий Анатольевич Зверев (к 95-летию со дня рождения)» с. 231-232
3 ноября 2019 г. исполнилось 95 лет выдающемуся ученому доктору физико-математических наук, профессору, члену-корреспонденту РАН Виталию Анатольевичу Звереву. В.А. Зверев – крупный специалист в области радиофизики и акустики, автор более 200 работ, в числе которых пять монографий и 30 изобретений.
Акустический журнал, 66, 2, с. 231-232 (2020) | Рубрика: 03
Shaogang Liu, Yuechao Zhao, Dan Zhao, Junchao Wu, Chunxiao Gao «Tunable Elastic wave Bandgaps and Waveguides by Acoustic Metamaterials with Magnetorheological Elastomer» pp. 123-131
There is proposed a tunable acoustic metamaterials cell composed of a micro-electromagnetic coil as the mass element and a magnetorheological elastomer (MRE) as cladding layer. The cell resonance frequency is changed by changing the magnetic field generated by the micro-electromagnetic coil to control the shear modulus of the MRE cladding layer. The tunable bandgaps, transmission loss, and waveguides of the tunable acoustic metamaterials are investigated using the finite element method. The results show that the bandgap frequency and width, the maximum attenuation frequency and transmission loss increase with the increasing of applied magnetic field strength. Meanwhile, without changing the structure of the acoustic metamaterials, the localization, guidance, demultiplex and multiplex of elastic waves can be realized by changing the cell resonance frequency. These results will greatly contribute to the application of tunable acoustic metamaterials in vibration control, new waveguides, and filter components. https://link.springer.com/article/10.1134/S1063771020020086
Acoustical Physics, 66, 2, pp. 123-131 (2020) | Рубрики: 06.15 06.16
Spiesberger J.L. «Dimension Reduction in Location Estimation – the Need for Variable Propagation Speed» pp. 178-190
Calling mammals, ships, and many other objects have been commonly located during the last century with two-dimensional (2D) models from measurements of a signal’s Time Differences of Arrivals (TDOA) when the objects are not on the 2D surface. The overwhelmingly common method for locating signals with 2D models takes signal speed as constant and location is derived by intersecting hyperbolas. However, when correct locations are required for 2D models, the speed used to derive location must depend on the geodesic distance along the 2D model surface between the object and the instrument. For example, when this distance is zero, the speed needed for correct location must also be zero. The dimension reduction from three to two introduces large errors in 2D models both near and far from the instruments unless the variable speeds induced by the dimensional reduction are explicitly accounted for. In light of these findings, methods are derived for generating extremely reliable confidence intervals for estimated locations in 2D models and identifying regions of the 2D model where a 3D model is needed. Because speeds needed for correct location are spatially inhomogeneous in the extreme, isodiachrons emerge as a natural geometry for interpreting location instead of hyperbolas. These issues are caused by choice of coordinates, and the same phenomena occur when coordinate transformations are applied in other fields of physics. https://link.springer.com/article/10.1134/S1063771020020098
Acoustical Physics, 66, 2, pp. 178-190 (2020) | Рубрики: 07.17 07.20
Wang Ping, Du Tingting, Wang Linhong, Kong Lu, Li Xitao, Shi Yizhe «A Low-complexity Minimum Variance Algorithm Combined with Power Method for Ultrasound Imaging» pp. 204-212
Aiming at the problem of high complexity and poor real-time performance of the traditional minimum variance (MV) algorithm, a low-complexity minimum variance algorithm combined with power method is proposed. Firstly, the echo data is transformed into beam domain by discrete cosine transform and the dimension reduction parameter is determined according to the data of scanning lines. Secondly, the maximum eigenvalue and corresponding eigenvector of sample covariance matrix are obtained by the power method to reduce the complexity of eigenvalue decomposition. Finally, by ignoring low-energy echo signal, the inversion of covariance matrix can be simplified to construct a new weighted vector, which can reduce the complexity of MV. The Field II simulation results show that the proposed algorithm has better resolution, contrast ratio and efficiency than the traditional MV algorithm, and outperforms the minimum variance algorithm based on eigenvalue decomposition (ESBMV) in resolution and efficiency. https://link.springer.com/article/10.1134/S1063771020020074
Acoustical Physics, 66, 2, pp. 204-212 (2020) | Рубрика: 12.05