Ерофеев В.И., Лисенкова Е.Е. «Законы изменения энергии и импульса для двумерных упругих систем с движущимися объектами» с. 327-338

Рассматривается самосогласованная задача о динамическом поведении деформируемой системы, состоящей из двумерной упругой направляющей (подсистема 1) и безотрывно движущегося по ней одномерного упругого объекта (подсистема 2). Приводятся локальные и глобальные законы изменения энергии и волнового импульса в случае, когда лагранжианы контактирующих подсистем зависят от обобщенных координат и их производных не старше второго порядка по всем пространственно-временным переменным. Обсуждаются условия излучения в рассматриваемом классе систем. Проводится сравнительный анализ как дисперсионных, так и энергетических характеристик изгибных волн, распространяющихся в пластинах, описываемых двумя различными моделями. Найдены критические скорости движения постоянной нагрузки по этим пластинам. Установлена зависимость критических скоростей от коэффициента жесткости упругого основания и физико-механических свойств пластины. Продемонстрирована принципиальная возможность преобразования энергии колебаний двумерной упругой направляющей в энергию поступательного движения одномерного объекта. В качестве посредника такого преобразования выступает сила, обусловленная давлением волн, выражение для которой получено в универсальной форме через лагранжиан двумерной системы. Построена зависимость коэффициента преобразования энергии волн в энергию поступательного движения абсолютно жесткого закрепления от скорости его движения и параметров двумерной системы.

Миронов М.А., Пятаков П.А., Савицкий О.А., Шуляпов С.А. «Осесимметричные волны в водоподобном цилиндре» с. 339-346

Получено дисперсионное уравнение для осесимметричных волн в упругом цилиндре для случая водоподобного материала (отсутствие сдвиговых волн). Показано, что при этом уравнение распадается на два независимых уравнения, соответствующих продольным и крутильным волнам. Рассмотрены особенности дисперсионных кривых для водоподобного цилиндра. Приведены результаты численного решения дисперсионного уравнения и экспериментальные данные, подтверждающие теоретические выводы.

Лебедев-Степанов П.В. «Акустические течения в полусферической капле жидкости на вибрирующей подложке» с. 347-359

Рассчитано поле радиационных сил в малой полусферической капле, лежащей на твердой горизонтальной подложке. Силы формируются капиллярными колебаниями на свободной поверхности жидкости. Рассчитано и визуализировано акустическое течение, возбуждаемое радиационными силами.

Нартов Ф.А., Карзова М.М., Хохлова В.А. «Влияние размеров центрального отверстия в мощных фокусированных излучателях на параметры нелинейного ультразвукового поля в фокусе» с. 360-371

Проанализировано влияние размеров центрального отверстия в сферическом одноэлементном излучателе с равномерным распределением колебательной скорости на его поверхности на проявление нелинейных эффектов при фокусировке создаваемого им ультразвукового пучка. Показано, что присутствие центрального отверстия существенно влияет на параметры нелинейного поля в фокальной области, приводит к более высокому эффективному углу фокусировки и, как следствие, к более высоким уровням пикового положительного давления и характерным амплитудам разрыва в фокальном профиле.

Койгеров А.С., Реут В.Р. «Высокодобротные STW-резонаторы. методы расчета и применение в автогенераторах» с. 372-382

Представлены результаты разработки высокодобротных резонаторов на сдвиговых поверхностных волнах или STW (Surface Transverse Waves). Показано, что за счет применения современных вычислительных пакетов (COMSOL Multiphysics), а также усовершенствования и развития уже известных методов расчета(модифицированная модель связанных мод), можно эффективно и быстро проводить расчет устройств на поверхностных акустических волнах. Приведены результаты сравнения теоретической и экспериментальной характеристик коэффициента передачи двухпортового STW-резонатора. Показано, что на основе оптической литографии можно изготавливать высокодобротные резонаторы на частотах 0.5–2.5 ГГц. Типовые значения ненагруженной добротности резонаторов на частоте 500 МГц составляют 27000–29000. Представлены результаты измерений двухпортового STW-резонатора в составе макета малошумящего автогенератора на частоту 500 МГц, которые показывают фазовый шум на уровне –148.7 дБн/Гц при отстройке 1 кГц и –183.5 дБн/Гц при отстройке 1 МГц от несущей частоты, а также джиттер 2.8 фс. Генераторы на STW-резонаторах с низким уровнем фазовых шумов и малым значение джиттера могут быть востребованы в таких областях, где критически необходимо обеспечить максимальный динамический диапазон цифровых трактов обработки сигналов.

Безответных В.В., Голов А.А., Тагильцев А.А., Моргунов Ю.Н. «О критериях выбора параметров зондирующих сигналов для гидроакустической системы температурного мониторинга акваторий Японского моря» с. 383-391

Статья посвящена определению оптимальных параметров зондирующих сигналов гидроакустической системы мониторинга температурных режимов морских акваторий тысячекилометровых масштабов. Представлены результаты моделирования помехоустойчивости сложных сигналов различной длительности и разрешающей способности. Приведены результаты моделирования и натурных испытаний на акустической трассе протяженностью 1073 км в Японском море. Показано влияние импульсной характеристики волновода на помехоустойчивость сигналов с различной разрешающей способностью. Определены предпочтительные последовательности зондирующих сигналов.

Иваненков А.С., Кутузов Н.А., Потапов О.А., Родионов А.А., Салин М.Б., Усачева И.А. «Экспериментальное и численное исследование излучения и рассеяния звука погруженными в воду оболочками» с. 392-405

Представлены результаты сравнительного анализа характеристик излучения и рассеяния звука модельным объектом, выполненного с использованием численного моделирования и экспериментальных данных. Описаны методы измерения и обработки сигналов, примененные для оценки диаграммы направленности (ДН) и параметров рассеяния. Проведено сравнение результатов численного моделирования и эксперимента, показавшее удовлетворительное согласование. Обсуждаются возможные причины расхождений и пути повышения точности моделирования.

Сидоров Д.Д., Петников В.Г. «О влиянии свойств дна при акустической дальнометрии на мелководном арктическом шельфе» с. 406-415

В рамках численных экспериментов исследовано влияние характеристик морского дна на точность определения расстояния между источником и приемником звука, находящимися в подводном положении. Использованы экспериментальные данные о параметрах дна и профиле скорости звука в водном слое в летнее и зимнее (гидрологическое) время года в мелководной части Карского моря. В последнем случае учитывалось влияние ледового покрова. Установлено, что основная погрешность при определении расстояния на интервале 1–10 км связана с многомодовым (многолучевым) характером распространения акустических волн в звуковом канале между водной поверхностью и дном. Продемонстрировано, что эта погрешность уменьшается до нескольких метров в летнее время года и при водоподобном дне, когда скорости звука в водном слое и в морском дне близки друг к другу. Отмечено, что горизонтальная рефракция акустических волн, обусловленная поперечными неоднородностями дна, также приводит к ошибкам при определении расстояния, хотя и в меньшей степени.

Бычков О.П., Демьянов М.А. «О возможности трехмерной локализации источников шума обтекания элементов планера самолета с помощью последовательных несинхронных измерений микрофонной решеткой» с. 416-429

Представлен результат применения разработанного ранее метода трехмерной локализации акустических источников по данным несинхронных измерений многомикрофонной решеткой из различных положений, адаптированного под источники дипольного типа, характерные для шума обтекания элементов планера. Работа состоит из двух частей. В первой проведена верификация разработанного метода на примере локализации тестовых дипольных источников. Рассмотрены источники, имеющие различную ориентацию дипольного момента по отношению к граням микрофонной решетки. На основании полученных результатов локализации тестовых источников показаны особенности и ограничения метода. Во второй части описано применение метода к экспериментальным данным, полученным при обтекании модели крыла с выпущенной механизацией и цилиндра, имитирующего стойку шасси, имеющей сложную структуру дипольных источников различной амплитуды и направленности. Проведен анализ полученных объемных карт локализации в различных частотных полосах путем сравнения такой локализации с тестовыми случаями и показана возможность локализации исследуемых источников.

Копьев В.Ф., Казанский П.Н., Копьев В.А., Моралев И.А., Панкратова И.В. «Активное управление шумом обтекания полости с помощью плазменного актуатора» с. 430-437

Проведено экспериментальное исследование воздействия плазменных актуаторов на основе высокочастотного поверхностного барьерного разряда на тональный шум обтекания полости. Снижение тонального шума в дальнем поле продемонстрировано с помощью двух подходов: возбуждения искусственных колебаний, соответствующих высокочастотным модам, и стабилизации течения с помощью плазменного актуатора в цепи обратной связи. Показано, что стабилизирующая петля обратной связи позволяет существенно (на 10 дБ) подавить основной тон, не влияя при этом на возбуждение более высокочастотных колебаний. Продемонстрирована способность такого плазменного актуатора снижать шум обтекания полости при высоких (до 60 м/с) скоростях потока, характерных для посадочных режимов пассажирских самолетов.

Жостков Р.А., Жарков Д.А. «Чувствительность амплитуды волны рэлеевского типа на поверхности к изменению параметров неоднородной среды» с. 438-448

Рассмотрена чувствительность амплитуды вертикальной компоненты смещений поверхностной акустической волны на поверхности среды к изменению упругих параметров слоистого полупространства с плавным изменением его упругих параметров по горизонтали. Проанализированы случаи перехода волны из однослойной системы в однослойную и из многослойной в многослойную на примере пятислойной системы при независимом изменении скоростей продольных и поперечных волн в слоях. Показано, что свойства опорной среды влияют на результирующие зависимости относительной амплитуды от частоты. Чувствительность амплитуды волны к локальному изменению параметров в многослойной системе существенно изменяется в зависимости от частоты. В случае постоянного коэффициента Пуассона продемонстрирован механизм изменения амплитуды на поверхности на основе анализа профиля поверхностной волны.

Малышкин Г.С. «Об одном методе классификации гидроакустических источников на выходе адаптивной пространственной обработки» с. 449-465

Описана методика и приведены результаты морских экспериментов по построению и анализу пеленгационных рельефов и регистрируемых траекторий с позиций классификации наблюдаемых источников(надводные и подводные объекты) в режиме шумопеленгования применительно к осенним гидроакустическим условиям в районе берегового клина. Показано, что в режиме шумопеленгования в качестве дополнительного к известным классификационным признакам для разделения надводных и подводных объектов может использоваться модуляция пеленга траекторий, возникающая при распространении сигналов с отражением от границ – поверхности и дна. Эта модуляция эффективно выявляется после ограничения мощности сильных сигналов.

Луничкин А.М., Андреева И.Г., Зайцева Л.Г., Огородникова Е.А. «Индивидуальные различия в слухоречевом контроле при шумовой нагрузке» с. 466-478

Проверена гипотеза о том, что изменения параметров речи в шуме (эффект Ломбарда) могут иметь существенные индивидуальные различия, в том числе обусловленные полом и возрастом дикторов. Исследованы характеристики ломбардной речи для 12 дикторов (6 мужчин, 6 женщин; возрастные группы: 25–35 и 55–59 лет). Выполняли запись речи, состоящей из отдельных двусложных слов с ударными гласными звуками [а], [i], [u], в тишине и на фоне шума многоголосия уровнем 60 и 72 дБ(А). Определяли изменения частоты основного тона (ΔF0) и интенсивности (ΔI) голоса в шуме по сравнению с тишиной. Показана разница в ΔF0 голоса мужчин и женщин в шуме 60 дБ. В группах дикторов молодого и среднего возраста были выявлены различия в Δ F0 и Δ I для шума 72 дБ. Независимо от пола и возраста выделено два типа дикторов, речь которых различается по ΔF0 и ΔI при обоих уровнях шума. Для дикторов первого типа в шуме многоголосия ΔF0 голоса было равно 23 и 57 Гц для уровней 60 и 72 дБ, соответственно, а для второго типа – 16 и 23 Гц. Для дикторов первого типа ΔI равнялось 8 и 16 дБ, а для второго типа – 6 и 10 дБ. Различия в изменениях характеристик, полученные при сравнении ломбардной речи с обычной, могут определяться бо'льшим влиянием произвольного слухоречевого контроля для дикторов второго типа.

Сорокин С.Д., Рябков М.В., Цысарь С.А., Сапожников О.А., Хохлова В.А. «Экспериментальное моделирование артефактов изображений при ультразвуковом исследовании легких человека» с. 479-488

Для анализа механизмов формирования артефактов на ультразвуковом изображении легких человека (так называемых B-линий) были созданы экспериментальные фантомы, состоящие из слоя силикона для акустической имитации межреберных мышц, слоя в виде мелкопористой противоожоговой губки, имитирующего здоровую или отечную ткань легких, фрагмента губки, сокового мешочка мандарина и капли УЗИ геля, имитирующих структуры легочной ткани. Полученные эхограммы были сопоставлены с изображениями, регистрируемыми в клинических случаях патологий легочной ткани. Показано, что возникновение B-линий связано с эффектами множественной реверберации в заполненных жидкостью структурах, имитирующих ткани легких, при этом их яркость и ширина на эхограмме зависят от характерного размера и внутренней структуры фантома.

Luan Bingqing, Shao Changjin, Liu Feiyu, Yang Zhenqing «Optimization of a H₂ Blending Concentration Sensor in Natural Gas Utilizing a Four-Branch Closed Resonator» pp. 378-391

This paper investigates the feasibility of utilizing a closed four-branch resonant as a concentration sensor during the transportation of natural gas mixed with H2. Accurate detection of changes in H₂ concentration is critical to ensuring pipeline operational safety, as an increase in H₂ content can lead to delayed fractures or localized cracks within the pipeline. By carefully tuning the parameters of the four-branch closed resonator sensor, this study significantly improves its performance metrics. Specifically, the figure of merit reaches 4.93·10⁵, the quality factor is 8.96·10⁵, and the concentration detection limit is as low as 1.01·10^–7. In addition, the device’s simple design and superior performance make it particularly suitable for applications in biosensing, air quality monitoring, and the detection of oxygen and harmful gases.

Yicen Li, Rongguang Li, Ling Sun, Chen Sixun Sun, Zhiqiang Cheng «Stress Measurement of Orthogonal Fiber-Reinforced Composites under Biaxial Stress Conditions Based on Critically Refracted Longitudinal Wave Method» pp. 368-377

This study derives the relationship between ultrasonic velocity and stress in orthogonal fiber-reinforced composites under biaxial stress conditions. By calibrating the stress coefficients in two directions, the stress values in the composite plate can be obtained using two time-of-flight measurements. The calibration of stress coefficients requires determining the first critical incident angle. Thus, micromechanics methods were used to calculate the stiffness matrix of the composite material, which was then input into a finite element model to simulate the ultrasonic velocity in the orthogonal composite material. This process determined the incident angle capable of exciting the critical refracted longitudinal wave, namely the first critical incident angle. Rectangular specimens of orthogonal composites were manufactured from glass fiber-reinforced composite plates with bidirectional layup, and uniaxial tensile tests were conducted to verify the accuracy of the first critical incident angle and to calibrate the stress coefficients. It was found that the normal stress in the fiber direction results in a decrease in the ultrasonic velocity in both the fiber and perpendicular directions. To verify the accuracy of ultrasonic stress measurement, uniaxial tensile specimens with a central hexagonal area under biaxial stress conditions and standard biaxial tensile specimens were specially designed. The experimental results for both specimens showed that the ultrasonic stress measurement results were in good agreement with the stress measured using strain gauges, confirming the accuracy and practicality of the ultrasonic stress measurement method.

Li N., He X.P., Yuan Y. «Research of a Stepped Ultrasonic Radiator» pp. 312-325

Sound field and radiation impedance are crucial acoustic performance parameters. Sound field calculation concerns sound propagation from a source and pertains to practical application problems within a specific environment. In contrast, radiation impedance is associated with the matching of the radiating elements with a circuit. Free boundary stepped radiators with high directional properties have significant application potential in the field of high-power gas medium ultrasonics. This study proposes a simulation for the computational estimation of the radiation field and impedance of stepped radiators based on the Rayleigh method. The axial sound pressure and directivity of the rectangular stepped radiator are calculated theoretically. At the same time, the radiation impedance is calculated. The results of the sound field test and radiation impedance calculations verified the validity of the proposed method. Thus, a practical and efficient approach to the analysis of the acoustic performance of arbitrary sound radiator was realized. The proposed method offers valuable insights and addresses a crucial gap in understanding these parameters for diverse radiator configurations.