<<  >>

Акустический журнал, 2016, 62, выпуск 2

   

Маненков С.А. «Решение трехмерной задачи дифракции плоской волны на плоской двупериодической решетке» с. 143-152

На основе метода дискретных источников разработан алгоритм решения трехмерной задачи рассеяния на плоской решетке, состоящей из акустически мягких или акустически жестких тел. Предложен эффективный алгоритм нахождения периодической функции Грина решетки. Получены численные результаты для различных геометрий элементов решетки. Проведена проверка выполнения закона сохранения энергии и проверка выполнения граничного условия на поверхности центрального элемента решетки.

Акустический журнал, 62, 2, с. 143-152 (2016) | Рубрика: 04.03

 

Росницкий П.Б., Юлдашев П.В., Высоканов Б.А., Хохлова В.А. «Граничное условие для расчета полей сильно фокусирующих излучателей на основе уравнения Хохлова–Заболотской» с. 153-162

Предложена модель эквивалентного излучателя для постановки граничного условия к параболическому уравнению теории дифракции при моделировании полей ультразвуковых фокусирующих преобразователей сферической формы, используемых в медицине. Граничное условие задается на плоскости, при этом амплитуда давления, радиус и фокусное расстояние излучателя выбираются таким образом, чтобы решение параболической модели на оси пучка в фокальной области наилучшим образом соответствовало решению полной дифракционной модели (интеграл Рэлея) для сферического излучателя. Получены аналитические формулы для расчета параметров эквивалентного излучателя. Показано, что предложенный подход переноса граничных условий со сферической поверхности на плоскость позволяет достичь хорошего соответствия между решениями в пределах нескольких дифракционных максимумов вокруг фокуса даже для сильно фокусирующих излучателей с диафрагменным числом меньшим единицы. Развитый метод может быть использован для расчета нелинейных полей фокусирующих излучателей с использованием уравнения Хохлова–Заболотской.

Акустический журнал, 62, 2, с. 153-162 (2016) | Рубрика: 05.11

 

Анисимкин В.И. «Анизотропия основных характеристик волн Лэмба в пьезоэлектрическом кристалле (001)-Bi12SiO20» с. 163-166

Численно рассчитаны ориентационные зависимости фазовой скорости, эффективного коэффициента электромеханической связи и угла между волновой нормалью и вектором потока энергии волн Лэмба нулевого и первого порядков на базовой плоскости (001) кубического пьезокристалла Bi12SiO20. Показано, что анизотропия этих мод различна и зависит от толщины пластины h и длины волны λ. При h/λ<1 она может превышать анизотропию соответствующих характеристик поверхностных акустических волн на той же плоскости, а при h/λ>1 практически совпадает с ней для всех характеристик.

Акустический журнал, 62, 2, с. 163-166 (2016) | Рубрики: 06.03 06.14

 

Анненкова Е.А., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Построение ультразвуковых изображений мягких сферических рассеивателей» с. 167-177

Рассмотрены особенности ультразвуковой визуализации газовых пузырьков в жидкости или среде типа мягкой биологической ткани в условиях, когда размер рассеивателей сравним с длиной волны. В качестве экспериментальной модели стационарных газовых пузырьков предложено использовать образцы из пенопласта. Экспериментально получены диаграммы рассеяния ультразвука на пенопластовой сфере в воде. Показано, что результаты измерений находятся в хорошем согласии с предсказаниями классической теоретической модели рассеяния плоской волны на абсолютно мягкой сфере. Проведен ряд экспериментов, иллюстрирующих особенности визуализации пузырьков миллиметровых размеров. Использован коммерческий ультразвуковой сканер Terason; объектами исследования были образцы из желатина с внедренными пенопластовыми сферами. Результаты моделирования и экспериментов показали, что при визуализации пузырьков с диаметром меньше 1 мм прямое измерение диаметра рассеивателей оказывается невозможным, поскольку пузырьки различного диаметра дают изображения в виде ярких пятен одинакового размера, равного разрешающей способности сканера. Для устранения указанной трудности рекомендовано использовать результаты проведенного в работе теоретического моделирования, выявившего монотонный рост интенсивности рассеянного в обратном направлении сигнала с увеличением радиуса пузырька. Предложен режим ультразвуковой визуализации, в котором для дифференциации пузырьков различных размеров используется яркость рассеянных сигналов.

Акустический журнал, 62, 2, с. 167-177 (2016) | Рубрика: 06.04

 

Губайдуллин Д.А., Федоров Ю.В. «Звуковые волны в жидкости с полидисперсными парогазовыми пузырьками» с. 178-186

Представлена математическая модель, определяющая распространение плоских, сферических и цилиндрических звуковых волн в жидкости с полидисперсными парогазовыми пузырьками с учетом фазовых переходов. Установлена система интегро-дифференциальных уравнений возмущенного движения двухфазной смеси, получено дисперсионное соотношение. Найдено выражение равновесной скорости звука для газо- и парожидкостной смеси. Имеется удовлетворительное согласие теоретических результатов с известными экспериментальными данными. Приведены результаты сопоставления дисперсионных кривых фазовой скорости и коэффициента затухания для смеси воды с паровоздушными пузырьками при различных значениях начальной концентрации пара в пузырьках и различных функциях распределения пузырьков по размерам. Проиллюстрирована эволюция импульсов давления для плоских и цилиндрических волн при различных значениях начальной концентрации пара в пузырьках. Представлено сравнение рассчитанной зависимости фазовой скорости звука от частоты возмущений с экспериментальными данными для смеси воды с пузырьками пара.

Акустический журнал, 62, 2, с. 178-186 (2016) | Рубрика: 06.04

 

Кольцова И.С., Хомутова А.С., Дейнега М.А. «Скорость ультразвуковых волн при структурных перестройках дисперсных сред» с. 187-193

Приведены измерения скорости ультразвуковых волн при структурных перестройках дисперсных сред. Они проводились интерференционным, импульсным методами и по коэффициенту отражения в водных взвесях частиц крахмала, Al2O3, SiO2, стеклянных шариков, их пористых осадках, композитах частиц Fe3O4 в 10% растворах желатина на частоте 3 МГц. Результаты эксперимента показали знакопеременное изменение концентрационного коэффициента скорости при переходе концентрации диспергированной фазы от доперколяционной области к перколяционной. Значения минимальной скорости ультразвуковых волн в области дискретных кластеров коррелируют с величиной отношения плотностей частиц и матрицы. Для объяснения полученных данных привлечены теории Исаковича, Чабан, Рытова, Био, Хаусдорфа и др.

Акустический журнал, 62, 2, с. 187-193 (2016) | Рубрики: 06.02 06.20

 

Белов А.И., Кузнецов Г.Н. «Оценка акустических характеристик поверхностных слоев морского дна с использованием четырехкомпонентных векторно-скалярных приемников» с. 194-202

Показано, что скалярные, горизонтальные и вертикальные векторные приемники эффективно разделяют моды различных номеров, что позволяет выполнить анализ структуры мод и оценить характеристики поверхностных слоев грунта в мелком море. Для анализа модовой структуры распространяющихся импульсов от буксируемого пневмоисточника применялось преобразование Вигнера, с использованием которого на вертикальных векторных приемниках выделяются семь мод, в то время как скалярные приемники или горизонтальные векторные приемники выделяют только три моды. Установлено, что использование четырехкомпонентных векторно-скалярных приемников позволяет повысить точность оценки параметров модели слоистого дна.

Акустический журнал, 62, 2, с. 194-202 (2016) | Рубрика: 07.14

 

Гурбатов С.Н., Грязнова И.Ю., Иващенко Е.Н. «Исследование обратного рассеяния акустических волн дискретными неоднородностями разных размеров» с. 203-207

Изучено влияние статистики распределения по размерам дискретных случайных донных неоднородностей на среднюю интенсивность обратного рассеяния акустических сигналов. Рассмотрено одновременное присутствие двух эффектов, приводящих к увеличению средней интенсивности обратного рассеяния, – корреляции во взаимном расположении частиц на плоскости дна и распределения их по размерам.

Акустический журнал, 62, 2, с. 203-207 (2016) | Рубрики: 04.04 07.14

 

Фикс И.Ш., Коротин П.И., Потапов О.А., Фикс Г.Е. «Экспериментальные исследования компенсации звукового поля на дискретных частотах» с. 208-215

Применительно к задачам звукоизоляции установок, для которых основной вклад в общий уровень шума сосредоточен в низкочастотных дискретных спектральных компонентах, описана практическая реализация системы активного гашения (компенсации) звука во внешнем пространстве. Принцип работы системы основан на создании поля, инверсного по отношению к полю первичного источника квазимонохроматических сигналов, которое создается с помощью системы управляемых излучателей по сигналам с приемников давления, расположенных в ближней зоне источника излучения. Проведенные на разработанной и изготовленной системе компенсации экспериментальные исследования показали эффективность и подтвердили устойчивость ее работы.

Акустический журнал, 62, 2, с. 208-215 (2016) | Рубрика: 10.09

 

Вольф Д.А., Мещеряков Р.В. «Модель процесса сингулярного оценивания частоты основного тона речевого сигнала» с. 216-226

Предложен новый способ оценивания частоты основного тона речи, основанный на сингулярном спектральном анализе. Представлена сингулярная модель вокализированного сегмента речевого сигнала, в которой рассматривается прямая и обратная задачи. Проведено исследование процесса сингулярного оценивания частоты основного тона речи. Выполнены экспериментальные исследования с моделью, где даны оценки адекватности и достоверности. Введено понятие сингулярного оценивания частоты основного тона речи.

Акустический журнал, 62, 2, с. 216-226 (2016) | Рубрика: 13.05

 

Любимов Н.А., Захаров Е.В. «Математическая модель акустического речеобразования с подвижными стенками речевого тракта» с. 227-236

Рассматривается математическая модель речеобразования, описывающая распространение акустических колебаний в речевом тракте с подвижными стенками. Функция волнового поля удовлетворяет уравнению Гельмгольца с граничными условиями 3-го рода (импедансного типа). Режим импеданса соответствует трехпараметрической модели колебания маятника. Экспериментальные исследования демонстрируют нелинейный характер влияния подвижности стенок тракта на спектральную огибающую речевого сигнала.

Акустический журнал, 62, 2, с. 227-236 (2016) | Рубрика: 13.05

 

Малышкин Г.С., Кузнецова А.С., Сидельников Г.Б. «Обнаружение слабых гидроакустических сигналов на основе быстрых проекционных алгоритмов» с. 237-246

Рассмотрена задача обнаружения слабых сигналов в сложных помеховых ситуациях с помощью адаптивных алгоритмов проекционного типа. Проведен анализ существующих алгоритмов и предлагается новый алгоритм, ориентированный на обнаружение слабых сигналов. Результаты работы алгоритма продемонстрированы в моделируемой помеховой ситуации, состоящей из мешающих сигналов различной интенсивности, в предположении их многолучевого распространения и рассеяния. Проведено сравнение предложенного алгоритма и известного классического алгоритма Кейпона, показано существенное сокращение времени потери контакта с малошумной целью вблизи сильных мешающих источников.

Акустический журнал, 62, 2, с. 237-246 (2016) | Рубрика: 12.02

 

Сорокин В.Н. «Сегментация периода основного тона голосового источника» с. 247-258

Экстремумы логарифмической производной средней энергии спектра речевого сигнала в области частот 1000–3000 Гц используются для определения моментов открытия и закрытия голосовой щели. Экспериментальная оценка погрешности анализа выполняется с использованием базы данных Arctic CMU, содержащей синхронную запись речевого сигнала и электро-глоттограмм. Оценки моментов открытия и закрытия голосовой щели, найденные разработанным алгоритмом, сравниваются с моментами максимума и минимума производной от сигналов электро-глоттограмм, которые принимаются за “истинные” моменты. Среднеквадратическое отклонение момента открытия голосовой щели от экстремумов производной от сигналов электро-глоттограмм для разных дикторов находится в диапазоне от 1.03 до 1.64 мс. Ошибка ложной оценки момента закрытия голосовой щели составляет от 0.01 до 0.14%, а ошибка пропуска – от 0.42 до 2.38%. Разработан алгоритм обнаружения ошибок. Среднеквадратическое отклонение относительной к периоду основного тона ошибки определения момента открытия голосовой щели находится в диапазоне 13–18% при наиболее вероятной ошибке от 0 до +5%.

Акустический журнал, 62, 2, с. 247-258 (2016) | Рубрика: 13.05

 

Аносов А.А., Казанский А.С., Мансфельд А.Д., Шаракшанэ А.С. «Акустотермометрическое восстановление меняющегося во времени температурного распределения» с. 259-266

В эксперименте с помощью приемной решетки теплового акустического излучения из 14 датчиков проведено восстановление меняющихся во времени температурных распределений. Температуру восстанавливали, проведя аналогичные эксперименты в пластилине и in vivo, в кисти человека. Предварительно нагретый до температуры 36.5°С пластилин и кисть опускали на 50 с в воду с температурой около 20°С. Внутренняя температура пластилина независимо измерялась термопарами. Пространственное разрешение восстановления в латеральном направлении определялось расстоянием между соседними датчиками и составляло 10 мм, время усреднения – 10 с. Погрешность восстановления глубинной температуры, определенная в эксперименте с пластилином, составила 0.5 K. Глубинная температура кисти менялась во времени (за 50 с снизилась с 35 до 34°С) и в пространстве (среднеквадратическое отклонение составило 1.5 K). Эксперимент с кистью показал, что многоканальный прием теплового акустического излучения, осуществленный компактной решеткой размером 45×36 мм, с целью восстановления температурного распределения может проводиться в течение медицинских процедур.

Акустический журнал, 62, 2, с. 259-266 (2016) | Рубрики: 06.18 13.03

 

«Даниил Петрович Коузов (07.05.1932–13.01.2015)» с. 267-268

Даниил Петрович Коузов – выдающийся специалист по математическим вопросам акустики, доктор физико-математических наук, профессор. ведущий научный сотрудник Института проблем машиноведения РАН.

Акустический журнал, 62, 2, с. 267-268 (2016) | Рубрика: 03

 

Chen Xiaoqian, Chen Yong, Huang Yiyong, Bai Yuzhu, Hu Dengpeng, Fei Shaoming «Study of thermoviscous dissipation on axisymmetric wave propagating in a shear pipeline flow confined by rigid wall. Part II. Numerical study» pp. 143-150

Axisymmetric acoustic wave propagating in a shear pipeline flow confined by a rigid wall is studied in the two-part paper. The effects of viscous friction and thermal conduction on the acoustic wave propagating in the liquid and perfect gas are respectively analyzed under different configurations of acoustic frequency and shear mean flow. In Part 2 of this paper, comprehensive analysis of the effects of shear mean flow and acoustic frequency on the features (relative phase velocity and attenuation coefficient) of the acoustic wave are numerically addressed in cases of water and perfect gas respectively. Comparisons between the non-isentropic and isentropic models are provided in details. Meanwhile, discussions of the thermoviscous effects on the acoustic wave between water and perfect gas are given.

Acoustical Physics, 62, 2, pp. 143-150 (2016) | Рубрика: 04.09

 

Ji Xiaojun, Fan Yanping, Han Tao, Cai Ping «Nonlinear thickness-stretch vibration of thin-film acoustic wave resonators» pp. 160-164

We perform a theoretical analysis on nonlinear thickness-stretch free vibration of thin-film acoustic wave resonators made from AlN and ZnO. The third-order or cubic nonlinear theory by Tiersten is employed. Using Green’s identify, under the usual approximation of neglecting higher time harmonics, a perturbation analysis is performed from which the resonator frequency-amplitude relation is obtained. Numerical calculations are made. The relation can be used to determine the linear operating range of these resonators. It can also be used to compare with future experimental results to determine the relevant thirdand/or fourth-order nonlinear elastic constants.

Acoustical Physics, 62, 2, pp. 160-164 (2016) | Рубрика: 05.02

 

Korobov A.I., Shirgina N.V., Kokshaiskii A.I. «Erratum to: “A pressure effect on the nonlinear reflection of elastic waves from the boundary of two solid media”» pp. 262

ACKNOWLEDGMENTS should read as follows: This study was supported by the Russian Science Foundation, project no. 14-22-00042.

Acoustical Physics, 62, 2, pp. 262 (2016) | Рубрики: 05.07 05.14 09.01