Ватульян А.О., Паринова Л.И. «Исследование волновых процессов в упругих топографических волноводах» с. 119-125

Изучены особенности распространения акустических волн в ортотропных упругих топографических волноводах – протяженных цилиндрических структурах с симметричными поперечными сечениями различных форм (прямоугольным, трапециевидным). Предложен способ приближенного исследования задач в рамках моделей пластин переменной жесткости, опирающийся на вариационный принцип Гамильтона–Остроградского. В рамках гипотезы о структуре полей, аналогичной модели Тимошенко в теории пластин, построен функционал, зависящий от 3 функций одной переменной. Стационарное значение функционала находилось с помощью метода Ритца. Исследована его сходимость в зависимости от числа координатных функций. Сформирована алгебраическая система, равенство нулю определителя которой дает возможность построить дисперсионное уравнение задачи. Построены дисперсионные зависимости для сечений различной геометрии. Проведено сравнение дисперсионных кривых, построенных в рамках модели типа Тимошенко и в рамках изученной ранее модели Кирхгофа. Определены частоты запирания для упругих волноводов с треугольным, прямоугольным и трапециевидным поперечным сечением, проведен сравнительный анализ. DOI: 10.31857/S0320791921020106

Крысанов Д.В., Кюркчан А.Г., Маненков С.А. «Два подхода к решению задачи дифракции на сфере Януса» с. 126-137

На основе метода продолженных граничных условий разработаны два алгоритма численного решения задачи дифракции плоской волны на сфере Януса в виде проницаемого шара, частично покрытого абсолютно мягким или абсолютно жестким сферическим экраном. Выполнено сравнение результатов расчета интенсивности рассеянного поля, полученных с использованием предложенных методов, с результатами, найденными методом T-матриц. Проведена проверка точности выполнения оптической теоремы и невязки краевого условия в случае условий Дирихле и Неймана на экране. Построены угловые зависимости интенсивности рассеянного поля для различных углов раскрыва отражающего экрана. DOI: 10.31857/S0320791921020027

Антонов С.Н., Резвов Ю.Г. «Акустооптический поляризационно-нечувствительный двухкоординатный дефлектор» с. 138-144

Разработана новая схема поляризационно-независимого двухкоординатного акустооптического дефлектора на базе кристаллов парателлурита. Особенностью оптической схемы является использование только трех единичных кристаллов без дополнительных фазовых пластин. Создана практическая модель дефлектора для длины волны света 1.06 мкм, обеспечивающего суммарную эффективность более 80%. Устройство стало основой в переключателе неполяризованных волоконно-оптических каналов с алгоритмом переключения 1 в 25. Основные параметры: суммарные потери – от 3.8 до 5.3 дБ, развязка между каналами от –45 до –60 дБ, время переключения 7 мкс. DOI: 10.31857/S0320791921020015

Маков Ю.Н. «Эксперименты с вибрационным перемещением объемно-локализованных кластеров сыпучей среды: новые эффекты» с. 145-153

Экспериментально определены условия формирования характерных объемно-локализованных кластеров (в виде конусообразной насыпной горки и квазиплоской структуры в виде “лужи”), образованных сыпучими/гранулированными средами. Эти кластеры устойчивы к динамическим (вибрационным) воздействиям в определенных интервалах динамических параметров, что относит их к примерам проявления “твердотельных” свойств гранулированных сред. Эта аналогия с твердотельным агрегатным состоянием усиливается демонстрацией возможности виброперемещения указанных типов кластеров из сыпучих/гранулированных материалов с сохранением пространственной формы и объема, хотя выявленные механизмы перемещения различны для каждого из двух рассмотренных типов кластеров. DOI: 10.31857/S0320791921020039

Тришина О.М., Горбацевич Ф.Ф., Ковалевский М.В. «Акустические особенности упруго-анизотропных свойств образцов горных пород по разрезу Кольской сверхглубокой скважины СГ-3» с. 154-173

Выполнено сравнение упруго-анизотропных свойств образцов, отобранных из ствола Кольской сверхглубокой скважины СГ-3. Отбор образцов производился из протерозойской и архейской частей. Петрофизические свойства образцов пород протерозойской части разреза Кольской сверхглубокой скважины СГ-3 (0–6842 м) (метатуфов, метатуфосланцев, сланцев, габбродиабазов, метадиабазов, плагиоамфиболов, гнейсов) изменяются в широких пределах за счет вариаций их минерального состава. Преобладающими породами в архейской части разреза СГ-3 являются гнейсы, сланцы, амфиболиты. На скоростные характеристики образцов пород, извлеченных из глубин 0.7–11.3 км, оказывает влияние эффект разуплотнения. Для оценки величин скорости, близких in situ, следует применять значения, полученные расчетом по минеральному составу. Полученные результаты могут применяться при геофизических исследованиях и технических расчетах в горном производстве. DOI: 10.31857/S032079192102009X

Сазонтов А.Г., Смирнов И.П. «Определение направления на источник в акустическом волноводе и предел углового разрешения» с. 174-184

Построен адаптивный алгоритм пониженного ранга, позволяющий определить направления на источники звука с помощью горизонтальной антенной решетки, работающей в волноводе с неточно известными параметрами. Представлены результаты статистического моделирования, демонстрирующие высокую разрешающую способность предложенного метода и приемлемую точность оценивания углового положения источников без использования априорной информации о глубине их погружения и расстояния до приемной антенны. На основе критерия Смита найден теоретический предел углового разрешения в зависимости от входного отношения сигнал/шум и объема входной выборки. DOI: 10.31857/S0320791921020076

Сорокин В.Н., Леонов А.С. «Фазовый анализ активности голосового источника» с. 185-202

Предложены математические модели, позволяющие связать параметры голосового источника с параметрами фазово-частотных характеристик (ФЧХ) сегментов речевого сигнала. В частности, установлено, что длительность работы источника можно найти по средней длине интервалов между нулями и точками разрыва этих ФЧХ. Для синтетических и реальных речевых сигналов на основе установленных свойств ФЧХ и предложенных эвристических методов их анализа проведена численная оценка периодов основного тона, длительностей работы голосового источника внутри этих периодов, а также моментов начала T_op и конца T_cl действия голосового источника. Экспериментально установлено существование верхней границы диапазона частот основного тона F₀, внутри которого ошибка оценки F₀ не превышает 5%. Средняя ошибка оценки длительности голосового источника по предлагаемой методике для сегментов речи из базы данных Arctic оказалась менее 0.3% для двух дикторов, а для третьего диктора равна 6.2%. Показано, что ошибка определения величин T_op и T_cl зависит от свойств голосового источника и значительно возрастает для F0>220 Гц. Наиболее вероятная ошибка оценки величин T_op для трех дикторов из базы данных Arctic оценивается как 1.5, 10.2 и 13.5%, а для T_cl она составляет –9.7, –20.2 и –13.9%. DOI: 10.31857/S0320791921020088

Мансфельд А.Д., Волков Г.П., Беляев Р.В., Санин А.Г., Громов П.Р., Климкина Н.Е. «Особенности измерения скорости потока газа в трубах ультразвуковым корреляционным методом» с. 203-209

Предложена методика измерения расхода газа, основанная на ультразвуковом зондировании турбулентного потока в трубе с последующей взаимно корреляционной обработкой сигналов, прошедших через поток в двух сечениях трубы. Показано, что информация о скорости вихрей выделяется из центра трубы, благодаря фокусировке ультразвука стенкой трубы. Измерены скорости движения вихрей с помощью ультразвукового расходомера и одновременно двух разнесенных термоанемометров. На основе корреляционных измерений времени задержки показано, что скорость движения вихрей меньше максимальной скорости потока в центре, измеренной с помощью трубки Пито–Прандтля. По данным скорости вихрей продемонстрирована возможность измерения объемного расхода газа. DOI: 10.31857/S0320791921020040

Михайлов С.Г. «Опыты по активному подавлению отражения и излучения звука поршнем в водозаполненном трубопроводе» с. 210-224

Рассматриваются физические основы акустической системы активного гашения (САГ) собственного излучения и отражения звука на основе метода, использующего локальную отрицательную обратную связь (ООС) по ускорению. Сравниваются САГ с управлением по полному и падающему полю. Показана возможность управления акустическим импедансом поверхности путем изменения величины ООС по ускорению. Выполнены опыты с одноканальной САГ, имеющей управление по полному полю, в условиях, имитирующих нормальное падение плоской звуковой волны на плоский отражатель. Получены результаты, показывающие возможность глубокого подавления отраженной и излученной волн. Экспериментально подтверждена стабилизирующая роль локальной ООС. DOI: 10.31857/S0320791921020052

«Памяти Александра Николаевича Рутенко (13.04.1953–22.11.2020)» с. 225-226

DOI: 10.31857/S0320791921020064

«Правила для авторов» с. 227-232

Yadav Saurabh, Gupta Arpan «Levitating Force and Stability Analysis of Near-field Acoustic Levitation using Flexural Vibrations of the Plate» pp. 120-127

In this study, finite element approach is used to simulate the near-field acoustic levitation phenomenon. The resonance frequency of an aluminum plate (driver) around 19000 Hz corresponding to the strip flexural mode is obtained. Total radiation force due to the strip flexural mode vibrations of driver on the flat surfaced levitating object (reflector) is obtained. Simulation results are validated with the experimental study presented in the literature. Further, some other resonance frequencies of the driver corresponding to the strip flexural mode are obtained. Total radiation forces corresponding to these resonance frequencies are compared. It is observed that same radiation force can be obtained using less energy at lower resonance frequency. The finite element method is further used to study the translational as well as rotational stability of the levitating object. The levitating object can be levitated stably at the displacement antinodes of the flexural mode vibrations of the driver plate. https://doi.org/10.1134/S1063771021020123

Jamshidi Siamak, Yousefi Marzieh «Experimental Evaluation of the Influence of the Seawater Characteristics on Spatial and Temporal Variations of the Sound Speed in the Southern Abyssal, Intermediate and Shelf Zones of the Caspian Sea» pp. 134-146

The results of the evaluation on the spatial and temporal changes of the underwater sound speed in the southern abyssal zone of the Caspian Sea are investigated. Experimental measurements were carried out along three survey line in the west, middle and east parts of the south deep basin during years of 2014–2016. The findings indicated that the variability range of velocity across the deep water layer was 1450–1454 ms^–1. The maximum amount of the speed in abyssal water was about 1454 ms^–1. Temporal variations of observed data demonstrated the influence of thermal structure of the water column in warm months on the sound speed is more than salinity fields. According to the high correlation of the sound speed and temperature in the Caspian Sea water, their vertical structures have uniformity and similarity from the sea surface to the bottom. Spatial analysis on the underwater sound speeds showed that the vertical gradient of the values across the surface and intermediate waters are more than monthly and seasonal changes in the abyssal area. Vertical difference of the speed across the thermocline layer in August was about 40 ms^–1. The range of the measured values of speed in February (winter) was between 1463–1451 ms^–1, while it was recorded between 1501–1451 ms^–1 in June. Results indicated the formation of the deep sound channel across the intermediate and abyssal water zones. The analyses demonstrated that the axis of the sound channel occurs at 150 m depth approximately (intermediate layer) in warm months, while it appears between 270–300 m depth in February (midwinter). https://doi.org/10.1134/S106377102102010X

Zhang Boqiang, Chen Penghui, Cai  Chengxin, Wu Xinping «Two Dimensional Locally Resonance Phononic Crystals for the Reduction of Vibration and Noise in Wheel-driven Bus» pp. 175-182

In order to suppress the vibration and noise in the middle and low frequency band of the wheel-driven bus, this paper explores the application of the locally resonant phononic crystal in the vibration and noise reduction of in-wheel motor-driven electric buses by combining the characteristics of the band gap of the locally resonant phononic crystal in the specific frequency range. By the finite element method, the formation of symmetrical structure band gap of two-dimensional three-component locally resonant phononic crystal is analyzed. A band gap with a width of 272.5–537.3 Hz is obtained in the middle and low frequency band, and the attenuation of nearly 80 dB can be obtained through the transmission spectrum. Compared with two kinds of symmetrical phononic crystal structure, the phononic crystal plate structure which can effectively reduce the vibration noise of wheel-driven bus is obtained by changing the scatterer to adjust the band gap. https://doi.org/10.1134/S1063771021020135

Krit T., Asfandiyarov Sh., Kamalov Y. «Control of the Biceps Activity with the Simple Ultrasound Probe» pp. 210-215

Since human muscles, particularly biceps, have an anisotropic structure associated with fibrous structure, it is important to study the muscle taking into account its anisotropy. We constructed a simple ultrasonic shaker to control the activity of the biceps. The device performs non-invasive control of the biceps state from the surface. A certain frequency of the tissue displacement caused by the vibrating indenter is chosen to excite shear waves inside the biceps. The displacement of the tissue then can be registered by means of the ultrasonic signal emitted from the probe that is firmly connected to the indenting surface. Both speed and frequency of the shear waves are smaller than the same properties of the ultrasound. The device is a rectangular ultrasonic probe attached to the front part of the movable vibrator plate. The vibrator with the help of the movable plate, leaning the front part of the bicep, excites shear waves in it. An ultrasound probe monitors the propagation of shear waves in the muscle in real time. Two-channel signal generator connected to the operating computer powers both the vibrator and the ultrasonic probe. Registration of ultrasound pulses received by the piezoelectric element is performed using an oscilloscope also connected to a computer. Thus, power signals are formed and evaluation is implemented in specially developed software. The probe has a form of an elongated rectangle which makes it possible to register the shear waves excited in two polarizations: along and perpendicular to the muscle fibers and measure the shear elasticity of the muscle taking into account its anisotropy. Measurements of biceps shear elasticity are carried out at various loads: static and variable. The processes of biceps relaxation are investigated. This will help to develop a method that will determine the effect of muscle load on its growth and damage. https://doi.org/10.1134/S1063771021020111