Захаров Д.Д. «Низкочастотные асимптотики комплексных дисперсионных кривых для волн Лэмба в слоистых упругих пластинах» с. 463-473

Предложен итерационно-асимптотический метод расчета комплексных дисперсионных кривых для изотропно-слоистых пластин. На первом этапе в явном виде выводится дисперсионное уравнение и его предельный вид в статике. Исследуются предельные переходы к совпадающим материалам или к исчезающе малым толщинам слоев. Подробно анализируется частный случай материалов с совпадающими модулями сдвига. Определяется асимптотика статических корней при большом значении модуля корня, оценивается погрешность асимптотики и предлагается итерационный метод расчета точных значений корней. Далее выводится длинноволновая асимптотика дисперсионных ветвей и доказывается, что всякая комплексная дисперсионная кривая имеет протяженный пологий участок. Асимптотика тем точнее, чем ниже частота и чем выше значение номера кривой. Точные значения волновых чисел на дисперсионной кривой также находятся с помощью итерационной процедуры. Приводятся примеры расчета дисперсионных кривых.

Адамашвили Г.Т. «Векторный солитон самоиндуцированной прозрачности обобщенной волны Лява» с. 474-480

Построена теория акустической самоиндуцированной прозрачности двухкомпонентного векторного солитона для обобщенной волны Лява. Трехслойная система содержит резонансный переходный слой с парамагнитными примесными атомами или квантовымы точками. Показано, что в этих условиях может формироваться векторный солитон обобщенной волны Лява осциллирующий на суммарной и разностной частотах в окрестности частоты несущей волны. Приводятся явные аналитические выражения для параметров нелинейной поверхностной акустической волны, которые зависят от упругих свойств соприкасающихся сред, резонансного переходного слоя и поперечной структуры волны. Численные расчеты проводятся для трехслойной системы Al₂O₃/ZnO/SiO₂. Показано существенное различие между двухкомпонентным векторным и однокомпонентным солитонами.

Коробов А.И., Кокшайский А.И., Ширгина Н.В., Ахматгалиев В.А. «Генерация высших акустических гармоник на плоской шероховатой границе двух твердых тел» с. 481-488

Приведены результаты экспериментальных исследований влияния статического давления, приложенного к плоской шероховатой границе двух твердых тел, на ее нелинейные упругие свойства. Исследования проведены спектральным методом по эффективности генерации высших акустических гармоник, возникающих при отражении от границы и прохождении через нее продольной упругой волны конечной амплитуды. Была обнаружена немонотонная зависимость амплитуд акустических гармоник от величины приложенного к границе внешнего реверсивного статического давления: для амплитуд второй и третьей гармоник наблюдались выраженные максимумы амплитуды с уменьшением внешнего статического давления. Было также обнаружено, что амплитуды второй, третьей и четвертой акустических гармоник увеличиваются при уменьшении внешнего статического давления (по сравнению с их значениями при тех же величинах давления при его увеличении). Экспериментально определенная степенная зависимость высших акустических гармоник от амплитуды первой акустической гармоники значительно отличалась от классических показателей для этих гармоник. Было проанализировано влияние внешнего давления на величину нелинейных упругих параметров второго и третьего порядков. Анализ экспериментальных результатов был проведен на основе неклассической акустической нелинейности.

Росницкий П.Б., Гаврилов Л.Р., Юлдашев П.В., Сапожников О.А., Хохлова В.А. «О возможности применения многоэлементных фазированных решеток для ударно-волнового воздействия на глубокие структуры мозга» с. 489-500

Метод неинвазивной ультразвуковой хирургии с использованием многоэлементных фокусирующих фазированных решеток уже успешно применяется для разрушения опухолей и проведения нейрохирургических операций в глубоких структурах мозга человека. В то же время был выявлен ряд недостатков существующих систем, ограничивающих возможности их клинического использования: большие размеры решетки полусферической формы, невозможность ее механического перемещения относительно головы пациента, ограниченная область динамической фокусировки в области центра кривизны решетки и опасность перегрева черепа при тепловом воздействии. В работе исследуется возможность использования решеток с меньшими геометрическими размерами и меньшим углом раскрытия для реализации ударно-волновых режимов теплового и механического (гистотрипсия) воздействия на ткани мозга, что потенциально позволит преодолеть указанные недостатки и расширить возможности транскраниальной ультразвуковой хирургии. Задача рассматривается с учетом существующих на сегодняшний день технических ограничений по интенсивности на элементах решетки.

Завольский Н.А., Малеханов А.И., Раевский М.А., Смирнов А.В. «Влияние ветрового волнения на характеристики горизонтальной антенны в условиях мелкого моря» с. 501-512

Анализируется влияние статистических эффектов распространения акустического сигнала, возбуждаемого тональным источником в канале мелкого моря с взволнованной поверхностью, на эффективность горизонтальной фазированной антенной решетки. В качестве характеристик антенны рассматриваются функция углового отклика при заданном направлении на источник и коэффициент усиления выходного отношения сигнал/шум (антенный выигрыш). Численное моделирование выполнено применительно к зимним гидрологическим условиям Баренцева моря в широкой области параметров, определяющих условия формирования пространственных корреляций сигнала. Полученные результаты демонстрируют основные физические эффекты влияния ветрового волнения на характеристики антенны и позволяют дать количественный прогноз эффективности работы протяженных горизонтальных антенн в реалистичных условиях мелкого моря.

Морозов А.Н., Лемешко Е.М., Федоров С.В. «Звукорассеивающие слои Черного моря по данным ADCP- наблюдений» с. 513-522

Обсуждаются результаты экспедиций в северо-западную часть Черного моря, выполненных в 200–2008 гг. В качестве эхолотов использовались акустические доплеровские профилометры течений (ADCP) с рабочей частотой 150 и 300 кГц. Определены характерные масштабы пространственной изменчивости рассеяния звука в Черном море и дана интерпретация выявленных особенностей. Приведены характеристики глубинного звукорассеивающего слоя Черного моря.

Еремин А.А., Глушков Е.В., Глушкова Н.В., Ламмеринг Р. «Локализация неоднородностей в упругой пластине методом обращения волн» с. 523-531

Рассматриваются теоретические и практические аспекты применения метода временного обращения упругих волн для локализации источника колебаний или дефекта в приложении к задачам активного ультразвукового мониторинга тонкостенных металлических конструкций. Переизлучение в обратном направлении инвертированного по времени сигнала осуществляется с использованием компьютерной модели, разработанной на основе полуаналитического интегрального подхода. Экспериментальная проверка предлагаемого алгоритма осуществляется на алюминиевых образцах, возбуждаемых пленочными пьезоактивными элементами. Полученные результаты подтверждают возможность достоверного определения положения и размера области приложения нагрузки и локальной неоднородности, используя относительно небольшое количество точек измерения сигналов на поверхности образца.

Леонов А.С., Сорокин В.Н. «Верхняя граница ошибок решения обратной задачи определения голосового источника» с. 532-545

Рассматривается обратная задача нахождения формы импульса голосового источника по заданному сегменту речевого сигнала в рамках специальной математической модели, связывающей эти величины. Предложен вариационный метод решения поставленной обратной задачи для двух новых параметрических классов источников: кусочно-линейного и А-источника. Рассмотрен вопрос о погрешности получаемых приближенных решений обратной задачи и предложена методика численной оценки этой погрешности, основанная на теории апостериорных оценок точности решения некорректных задач. Проведено компьютерное исследование адекватности предлагаемых моделей источников, а также исследование апостериорных оценок точности решения обратных задач для таких источников по различным видам речевых сигналов. Численные эксперименты для речевых сигналов показали удовлетворительные свойства таких апостериорных оценок, представляющих верхнюю границу возможных ошибок при решении обратной задачи. Оценка наиболее вероятной ошибки определения форм импульсов источника для исследованного речевого материала составляет в среднем около 7%. Отмечено, что апостериорные оценки точности могут использоваться как критерий качества определения формы импульса голосового источника в задаче распознавания дикторов.

Титов С.А., Маев Р.Г., Богаченко А.Н. «Линзовый многоэлементный акустический микроскоп в режиме измерения параметров слоистых объектов» с. 546-552

Рассмотрен акустический микроскоп с цилиндрической линзой и ультразвуковой решеткой, а также методика измерений с его помощью скоростей продольной и поперечной волн, толщины и плотности исследуемого слоя. Построена теоретическая модель микроскопа, найдена связь выходного пространственно-временного сигнала решетки с угловой зависимостью коэффициента отражения образца. Показано, что скорости объемных волн и толщина могут быть определены по измеренным элементами решетки задержкам ультразвуковых откликов, отраженных от границ слоя, а плотность – по амплитудам этих откликов. Экспериментальная апробация метода выполнена с помощью 20-элементной решетки с центральной частотой 15 МГц и периодом 0.8 мм. На примере пластинки из дюралюминия показано, что погрешность измерения толщины и скорости продольной волны не превосходит 1%, скорости поперечной волны – 2%, а плотность может быть оценена с точностью примерно 5%.

Макалкин Д.И., Коршак Б.А., Брысев А.П. «Экспериментальное наблюдение структурирования эритроцитов крови в поле стоячих поверхностных акустических волн» с. 553-559

Приведены экспериментальные результаты наблюдения эффекта структуризации одного из форменных элементов крови – эритроцитов, в поле стоячих поверхностных акустических волн. Получены характерные изображения полосчатых структур, образованных эритроцитами на поверхности ниобата лития вследствие ультразвукового воздействия. Проведен сравнительный анализ результатов по ультразвуковому структурированию эритроцитов в образце крови и частиц карбоната кальция в водном коллоидном растворе. Отмечается, что реализованный эффект качественно согласуется с теоретической моделью поведения ансамблей коллоидных частиц в акустическом поле, разработанной О.В. Руденко с соавторами.

Петров А.Г., Шкундин С.З. «О погрешности время-импульсного метода измерения измерении расхода воздуха в шахтах» с. 560-565

Рассматривается вывод формулы для времени распространения звукового сигнала между двумя заданными точками A и B в стационарном газовом потоке. Показано, что поток газа изменяет время приема сигнала на величину, пропорциональную расходу, независимо от детального профиля скорости. Разность времени приема сигналов из точки B в точку A и наоборот с высокой точностью пропорциональна расходу воздуха. Показано, что относительная погрешность найденной формулы не превышает квадрата максимального числа Маха в газовом потоке. Это позволяет измерять расход газа, движущегося в шахте с произвольным стационарным дозвуковым полем скорости.

Тукмаков А.Л., Тонконог В.Г., Тукмакова Н.А. «Нелинейный резонанс в акустической системе с коагулирующей газовзвесью» с. 566-572

Численно исследован процесс возникновения резонанса в акустической системе вследствие изменения дисперсности газовзвеси, заполняющей резонатор при фиксированных параметрах внешнего возбуждения. Динамика среды описывается системой уравнений движения многоскоростного многотемпературного континуума с учетом обмена импульсом и энергией между несущей фазой и дисперсными фракциями. Коагуляция частиц различных фракций моделируется на основе лагранжевой модели Смолуховского, учитывающей парные столкновения. Резонанс возникает в результате приближения резонансной частоты системы к фиксированной частоте внешнего возбуждения вследствие изменения дисперсности гавзовзвеси в процессе коагуляции, инициированной добавлением малого количества фракции крупных частиц в мелкодисперсную газовзвесь. В результате проведения расчетов получена оценка времени изменения дисперсности системы и генерации резонансных колебаний.

Шамаев В.Г., Горшков А.Б., Якименко В.И. «Полнотекстовый архив "Акустического журнала" в Интернете (http://www.akzh.ru). Опыт первых пяти лет» с. 573-580

Проект перевода архива "Акустического журнала" в электронный вид стартовал в январе 2012 г. В Интернет архив был выложен в июне. Описывается процесс подготовки архива и своевременность реализации проекта. Приводится статистическая информация на начало 2017 г.: количество визитов на сайт по странам и административным округам РФ, количество статей в журнале, количество авторов и их публикационная активность, а также список авторов журнала с индексом цитирования более 1000. Обращается внимание на высокое качество сайтов ряда ведущих журналов ("Успехи физических наук", журналы Физико-технического ин-та им. А.Ф. Иоффе РАН, а также журналы Сибирского отделения РАН). Электронный вид научной информации и ее доступность позволяют не только сохранять и распространять информацию, но и повышать эффективность ее использования.

Li Suobin, Xi Yanhui, Chen Tianning, Wang Xiaopeng «Modulating Lamb wave band gaps using an elastic metamaterial plate» pp. 508-516

Modulating band gaps (extending the bandwidths or shifting into a lower frequency range) is a challenging task in phononic crystals. In this paper, elastic metamaterial plates composed of a square array of “hard” stubs or “soft” stubs on both sides of a 2D binary locally resonant plate are proposed, and their band structures are studied. The dispersion relationships and the displacement fields of the eigenmodes are calculated using finite element methods. Numerical results show that the band gaps are shifted to lower frequencies and the bandwidths are enlarged compared to classic elastic metamaterial plates. A conceptual “analogousrigid mode” that includes an “out-of-plane analogous-rigid mode” and an “in-plane analogous-rigid mode” is developed to explain these phenomena. The “out-of-plane analogous-rigid mode” mainly adjusts the band gaps into the lower frequency range, and the “in-plane analogous-rigid mode” mainly enlarges the bandwidth. Furthermore, the band gap effects of composite “hard” stubs and “soft” stubs are investigated. The results show that the location of the band gaps can be modulated into a relatively lower frequency and the bandwidth can be extended by the use of different composite stubs. These elastic wave properties in the proposed structure can be used to optimize band gaps and possibly produce low-frequency filters and waveguides.

Wu Delin, Dai Yuyu, Chen Hao, Zhou Yinqiu, Fu Lin, Wang Xiuming «Mode analysis of trilaminar bender bar transducers using an approximation method» pp. 617-624

Based on the vibration theory of a thin plate, an analytical treatment of the trilaminar bender bar with piezoelectric elements and inert substrate of various lengths is presented for mode analysis. Resonance frequency and effective electromechanical coupling coefficient are calculated by this method. The impacts of the geometries of the bender bar on the performance of its fundamental and third-order flexural mode are investigated in detail under rigid boundary conditions. It is shown that resonance frequency is extremely sensitive to the thickness of inert substrate. Moreover, the effective electromechanical coupling coefficient has peaks as the length of piezoelectric elements varies. The peaks are achieved when the length of piezoelectric elements equals the length between two nodes having zero strains in the x-direction. The trilaminar bender bar will be effectively excited when the strains on the piezoelectric element are in the same phase, which is important to disclose the vibration mechanisms of this kind of transducer. Also, analytical results are compared with the ones of numerical simulation. The results suggest that effective electromechanical coupling coefficient shares similar patterns with electrical conductance, which can be used to characterize transducer performance to a certain extent. It also demonstrates that the analytical treatment provides an efficient alternative way for optimizing the bender bar transducer design.