Есипов И.Б. «Акустическому журналу – 70 лет» с. 3-5

70 лет тому назад в 1955 г. вышел в свет первый номер Акустического журнала. Отмечая 70-летие журнала, редколлегия выражает уверенность, что Акустический журнал и дальше будет играть важную роль в развитии науки в нашей стране.

Есипов И.Б., Гурбатов С.Н., Малеханов А.И., Петников В.Г. «Специальный выпуск, посвященный 100-летию со дня рождения В.А. Зверева. “Некоторые современные проблемы акустики и акустической диагностики”» с. 6-7

Настоящий выпуск посвящен значительному для акустического сообщества страны событию – 100-летию со дня рождения выдающегося российского ученого в области акустики, лауреата Государственной премии СССР, члена-корреспондента РАН Виталия Анатольевича Зверева (02.11.1924–06.03.2024 гг.).

Есипов И.Б. «Развитие методов акустического зондирования неоднородной морской среды на принципах нелинейной акустики» с. 8-15

Приводится краткий обзор исследований акустического сигнала параметрической антенны в океане на мегаметровых дистанциях. Обсуждаются также особенности распространения широкополосного сигнала параметрической антенны в мелководном морском волноводе. В этом случае частотная дисперсия скорости распространения звука в морском волноводе позволяет обеспечить компрессию широкополосного одномодового сигнала. Такая компрессия приводит к росту эффективности зондирования морской среды. Обсуждается возможность ветвистого распространения направленного акустического излучения в неоднородном океане. Показано, что нелинейная акустика открывает новые, не реализуемые известными методами, возможности для применения гидроакустических антенн при дальнем распространении сигнала в неоднородной морской среде. Ключевые слова: параметрическая антенна, частотная дисперсия волновода, ветвистое распространение сигнала DOI: 10.31857/S0320791925010013

Землянухин А.И., Бочкарев А.В., Ерофеев В.И., Павлов И.С. «Нелинейные периодические волны в деформируемой среде, моделируемой цепочками активных частиц Морзе–ван дер Поля» с. 16-26

Методами численного моделирования исследованы процессы генерации и распространения нелинейных периодических волн в деформируемой среде, моделируемой различными цепочками активных частиц Морзе–ван дер Поля. В широком диапазоне длин цепочек определены интервалы изменения периодов волн. Показано, что в коротких цепочках консервативные силы Морзе значительно больше пространственно-зависимых сил активного трения, вследствие чего волновой процесс происходит по консервативному сценарию. В длинных цепочках выявлен процесс трансформации нелинейной периодической волны в диссипативный солитон, минимальная скорость которого соответствует максимальному значению периода. Установлено, что зависимость значения минимального периода от числа частиц в цепочке практически линейна. Продемонстрирована неустойчивость распространения начальных возмущений, состоящих из нескольких выявленных ранее одинаковых периодических решений. Ключевые слова: нелинейная деформируемая среда, цепочки активных частиц Морзе–ван дер Поля, периодические волны, диссипативный солитон DOI: 10.31857/S0320791925010024

Назаров В.Е., Кияшко С.Б. «Нелинейные акустические эффекты в резонаторе с дислокационным гистерезисом и линейной диссипацией» с. 27-33

Методом возмущений проведено теоретическое исследование нелинейных акустических эффектов, возникающих при гармоническом возбуждении сдвиговой волны в стержневом твердотельном резонаторе с дислокационным гистерезисом и линейной диссипацией. Получены выражения для резонансной кривой, амплитудно-зависимых потерь и сдвига резонансных частот, а также для амплитуды волны на частоте третьей гармоники. Проведен графический и численный анализ полученных результатов. Ключевые слова: нелинейные акустические волны, амплитудно-зависимое внутреннее трение, резонатор DOI: 10.31857/S0320791925010037

Островский Л.А. «К истории параметрических акустических антенн» с. 34-38

Кратко обсуждаются нетривиальные моменты, связанные с изобретением, теорией и применениями излучающих и приемных “параметрических” акустических антенн в СССР и США. Ключевые слова: параметрические антенны, нелинейная акустика DOI: 10.31857/S0320791925010044,

Руденко О.В. «Нелинейное формирование низкочастотного поля дифрагирующими пучками волн высоких частот» с. 39-52

Изложена универсальная теория “параметрических” излучателей звука, учитывающая затухание и дифракцию взаимодействующих волн в квазиоптическом приближении. Приведены выражения, описывающие структуру низкочастотного поля, возбуждаемого волнами высоких частот с произвольными распределениями амплитуд и фаз на поверхности преобразователей накачки. Даны универсальные формулы для расчета диаграмм направленности. Описана динамика формирования диаграмм. Изложены результаты расчета режима сильно искаженных волн накачки, содержащих ударные фронты. Ключевые слова: нелинейная генерация, низкие частоты, дифрагирующие пучки, диаграмма направленности DOI: 10.31857/S0320791925010055

Диденкулов И.Н. «Распространение и рассеяние акустических волн в суспензиях, содержащих частицы с вращательной степенью свободы» с. 53-57

Проанализировано поглощение и рассеяние звука в суспензиях с вращательными движениями частиц. Такие вращательные (угловые) колебания возможны, если центр масс частицы смещен относительно центра плавучести. В подобных суспензиях имеет место специфическое затухание и рассеяние звука. Эти эффекты могут найти применение в задачах диагностики суспензий в природных средах и в технологических процессах, а также при создании метаматериалов. Ключевые слова: акустические волны, суспензии, вращательные колебания, затухание и рассеяние звука DOI: 10.31857/S0320791925010063

Родионов А.А., Савельев Н.В. «Построение акустических изображений с помощью сверхразрешающих методов с использованием неэквидистантных планарных антенных решеток» с. 58-66

Проведены исследования возможности применения планарных неэквидистантных антенных решеток в задачах построения акустических изображений. Такие антенные решетки могут применяться, например, для диагностики различных механизмов с целью определения областей повышенного шумоизлучения. Для определения преимуществ использования неэквидистантных антенн в работе проведено численное моделирование. Приведены сравнения современных классических методов сверхразрешения с одним из новых методов, разработанным в ИПФ РАН. Полученные результаты подтвердились в эксперименте. Результаты работы позволяют сделать вывод, что планарные разреженные неэквидистантные антенные решетки дают возможность уменьшить количество используемых микрофонов или расширить частотный диапазон в задачах выделения источников и разрешения их в пространстве. Ключевые слова: разреженная антенная решетка, акустическое изображение, разрешение источников DOI: 10.31857/S0320791925010075

Боголюбов Б.Н., Бритенков А.К., Касьянов Д.А., Фарфель В.А., Моргунов Ю.Н., Безответных В.В., Войтенко Е.А., Голов А.А., Тагильцев А.А. «Широкополосные низкочастотные излучатели в задачах исследования температурных режимов Японского моря» с. 67-78

Рассмотрено применение технических средств и методов низкочастотной гидроакустики для мониторинга изменчивости средних температур подводных звуковых каналов Японского моря. Проведен обзор характеристик линейки разработанных ИПФ РАН мощных гидроакустических излучателей, перспективных для организации протяженных акустических трасс. Приведены результаты измерений электроакустических характеристик низкочастотных гидроакустических излучателей в натурных условиях в эшелоне глубин до 150 м, а также рассмотрено применение указанных излучателей для исследования температурных режимов сопряженных подводных звуковых каналов шельфа и глубокого моря на разномасштабных протяженных трассах в Японском море. На основе обработки экспериментальных данных акустической трассы длиной около 1000 км, полученных в 2022 г., приведены примеры восстановления средних значений температуры воды по данным скорости звука на акустической трассе, проведена оценка чувствительности метода, а также проанализированы достигнутые в эксперименте значения отношения сигнал/шум. Ключевые слова: акустическая термометрия, низкочастотный гидроакустический излучатель, акустическая мощность, подводный звуковой канал, функция корреляции, М-последовательность, последовательности Баркера DOI: 10.31857/S0320791925010085

Боджона С.Д., Сидоров Д.Д., Петников В.Г., Луньков А.А. «Характеристики низкочастотного окружающего шума в мелком море с неоднородной структурой дна» с. 79-87

В рамках численных экспериментов анализируются характеристики низкочастотных шумовых полей в мелководных акустических волноводах с неоднородной структурой донных осадков, в том числе и в присутствии водоподобного дна. Рассматриваются две модели морского дна: идеализированная, с линейным изменением скорости звука в дне вдоль одной из декартовых координат, и реалистичная, где скорость звука в дне зависит от всех трех координат. Последняя модель близка к реальной ситуации в одном из мелководных районов Карского моря. Исследуются шумовые поля от распределенных приповерхностных источников (поверхностное волнение) и сосредоточенного источника (шум судна). Расчеты выполнены с помощью метода широкоугольного параболического уравнения. Получены усредненные горизонтальные и вертикальные характеристики направленности шумового поля поверхностного волнения, а также средние значения интенсивности в зависимости от положения приемной вертикальной антенны и частоты звука. Для областей дна с отличающимися свойствами построены пространственные зависимости уровня локального источника шума. Продемонстрирована возможность обнаружения водоподобных участков дна по записи шума движущегося судна на стационарную вертикальную акустическую антенну. В случае распределенных источников показано, что усредненные характеристики шума слабо зависят от скорости звука в дне. Ключевые слова: акустика мелкого моря, неоднородное дно, ветровое волнение, шум судна, широкоугольное параболическое уравнение DOI: 10.31857/S0320791925010091

Вировлянский А.Л., Казарова А.Ю. «Оценка коэффициента отражения звука от дна на основе анализа пространственно-угловой структуры поля» с. 88-95

Обсуждается метод оценки коэффициента отражения звука от дна волновода по данным измерений поля с помощью вертикальной решетки на различных дистанциях от источника. Для анализа пространственно-угловой структуры регистрируемого поля применяется заимствованный из квантовой теории метод когерентных состояний. Акустический аналог разложения по когерентным состояниям позволяет построить фильтр для выделения компоненты поля, представляющей вклад заданного узкого пучка лучей. Отношение амплитуд такой компоненты поля до и после отражения от грунта дает оценку коэффициента отражения центрального луча. Эффективность подхода протестирована на данных численного моделирования. Приведены результаты его применения для обработки данных озерного эксперимента. Ключевые слова: подводный звуковой канал, когерентные состояния, лучи, коэффициент отражения DOI: 10.31857/S0320791925010109

Кузькин В.М., Пересёлков С.А. «Голографические методы обработки гидроакустических сигналов (обзор)» с. 96-117

Представлено современное состояние проблемы применения методов голографической обработки сигналов в гидроакустике. Изложение голографической обработки сигналов сконцентрировано на решении задачи контроля подводной обстановки, обеспечивающего обнаружение, разрешение и локализацию подводных источников шума в условиях малого входного отношения сигнал/помеха и пространственно-временных возмущений океанической среды. Под локализацией источника звука понимается определение пеленга, радиальной скорости, удаления и глубины. В качестве приемных модулей рассмотрены одиночные векторно-скалярные приемники и линейные антенны. Приведены результаты теоретических исследований, численного моделирования и натурных экспериментов, позволяющих оценить эффективность голографической обработки в реальных условиях. Ключевые слова: голографическая обработка, обнаружение, разрешение, локализация, векторно-скалярные приемные модули, шумовые источники, помеха, неоднородности среды распространения DOI: 10.31857/S0320791925010112

Салин Б.М., Баханов В.В., Кемарская О.Н., Салин М.Б. «Исследование спектральных характеристик реверберации в мелком море при разнесении в пространстве точек излучения и приема сигнала» с. 118-128

Исследованы характеристики реверберационной помехи, возникающей в морской среде при излучении длинных тональных импульсов в бистатической схеме акустического зондирования. При зондировании тональными импульсами обеспечивается необходимое разрешение для исследования как доплеровского спектра, так и временного развития реверберационного сигнала. Представленная теоретическая модель применима и к прямым задачам – прогноз характеристик реверберации при заданном состоянии моря, и к обратным задачам – определение свойств морской среды, главным образом ее приповерхностного слоя, по результатам акустического зондирования. Модель основана на представлении рассеянного сигнала в виде суперпозиции отражений от распределенных по глубине рассеивателей, движущихся по круговым траекториям со скоростями, определяемыми максимальной амплитудой и периодом ветровых волн. Статья является продолжением цикла работ авторов и расширяет применимость полученных ранее результатов на случай существенно разнесенных источников и приемников звука. Результаты моделирования находят подтверждение в экспериментальных данных по таким параметрам, как ширина доплеровского спектра и закон спадания интенсивности реверберации во времени. Ключевые слова: бистатическая реверберация в море, сила рассеяния, поверхностное рассеяние, рассеяние на пузырьках, спектр реверберации DOI: 10.31857/S0320791925010125

Лебедев А.В., Манаков С.А., Дубовой Д.В. «Использование дисперсии волны Рэлея для локализации ее источника» с. 129-137

Рассматривается возможность использования дисперсии волны Рэлея для локализации источника сейсмоакустического излучения. Компенсация дисперсионных искажений составляет суть хорошо известных методов обращения волнового фронта или методов обращения времени. Особенностью представленного решения является использование измеренной в процессе регистрации сейсмоакустического сигнала дисперсионной зависимости с последующей обработкой полученных данных. Представлен пример такой обработки для экспериментальных данных, полученных в натурных условиях. Результаты указывают на перспективность развития предложенного метода интерпретации данных для решения задач сейсмоакустической дистанционной диагностики природных сред, например, для поиска и локализации различного рода включений. Ключевые слова: метод обращения времени, дисперсия рэлеевской волны DOI: 10.31857/S0320791925010132

Львов А.В., Карасева В.А., Родионов А.А., Окунев А.Г. «Экспериментальное исследование широкополосного алгоритма активного гашения звука с быстрой адаптацией в частотной области» с. 138-145

Предложен способ построения системы активного гашения на основе алгоритма с процедурой поблочной адаптации в частотной области. Предложенный способ отличается высокой скоростью сходимости, а также возможностью реализации вычислительной части системы на ЭВМ общего назначения. Представлены результаты имитационного моделирования и экспериментального исследования эффективности предложенной системы активного гашения на созданном макете. Показано, что, используя описанный в работе способ построения системы активного гашения, удалось достичь уровня подавления до 20 дБ на экспериментальном макете и до 28 дБ на имитационной модели. Отдельное внимание уделено архитектуре экспериментального макета и используемым программным средствам. Ключевые слова: система активного гашения звука, адаптивное шумоподавление DOI: 10.31857/S0320791925010149

Клемина А.В., Гурбатов С.Н., Клемин В.А. «Акустические методы безреагентной медицинской лабораторной диагностики» с. 146-152

Обсуждаются акустические методы безреагентной медицинской лабораторной диагностики на основе прецизионных измерений скорости и затухания звука в биологических жидкостях. Определение этих параметров производится на разных частотах и при разных температурах жидкости с использованием высокодобротных резонаторов. Развитые методы реализованы в измерительном акустическом анализаторе “БИОМ”. Прибор содержит два ультразвуковых резонатора сверхмалого (порядка 100 мкл) объема. Микропроцессорная система прибора осуществляет управление двумя ультратермостатами и поддерживает температуры в резонаторах в диапазоне (20–38)°С с точностью 0.005°С. Разработанное специальное программное обеспечение позволяет определять акустические характеристики (скорость и поглощение ультразвука) в сыворотке крови, цельной крови и плазме с относительной погрешностью 5·10^–4 по скорости ультразвука и 10^–2 по поглощению ультразвука. Такие характеристики позволяют определять общий белок, белковые фракции, параметры липидного спектра и аполипопротеинов А₁ и В, а также упругие свойства эритроцитов пациентов in vitro. Ключевые слова: акустический резонатор, ультразвук, ультратермостат, биосреды DOI: 10.31857/S0320791925010152