Субботкин А.О., Шанин А.В. «Физическая реализация условий идеально согласующего PML-слоя на открытом торце волновода и бездисперсионной интерференционной PML-антенны» с. 175-178

Предложена идея физической реализации условий идеально согласующего PML-слоя (Perfectly Matched Layer) на открытом торце волновода. Также в работе предлагается развитие концепции физически реализуемого PML для подавления дисперсионных искажений. Показано, что адаптация принципов PML позволяет синтезировать бездисперсионную PML-антенну.

Михалев Е.С., Кокшайский А.И., Одина Н.И., Коробов А.И., Безусов П.К. «Быстрая динамика продольных и сдвиговых упругих волн в 3D-напечатанном образце фотополимера» с. 179-185

Приведены результаты измерений зависимости амплитуды и скорости, прошедшей продольной и сдвиговой упругой волны от амплитуды накачки (быстрая динамика) и генерации второй гармоники в 3D-напечатанном образце фотополимера марки Anycubic Basic. Исследование было проведено импульсным методом на частоте 550 кГц. Была обнаружена нелинейная зависимость амплитуды и относительного изменения скорости продольных и сдвиговых волн основной частоты от амплитуды накачки. Было выявлено, что распространение продольной упругой волны в образце фотополимера приводит к генерации второй гармоники, имеющей пороговый характер. Исследованные особенности поведения параметров упругих волн основной и второй гармоники связываются с наличием в исследованном образце 3D-напечатанного фотополимера структурной нелинейности.

Котельникова Л.М., Асфандияров Ш.А., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Измерение частотных зависимостей фазовых скоростей и коэффициентов поглощения продольных и сдвиговых волн в твердотельных пластинах эхо-импульсным методом» с. 186-202

При решении задач промышленной и медицинской акустики необходимо знать упругие и диссипативные параметры используемых материалов, которые определяются значениями фазовых скоростей и коэффициентов поглощения акустических волн. В настоящей работе для измерения фазовых скоростей и коэффициентов поглощения продольных и сдвиговых акустических волн в материалах использован эхо-импульсный метод двукратного прохождения при наклонном падении волны на исследуемый плоскопараллельный образец. В качестве образцов были использованы пластины из поликарбоната, оргстекла, нейлона и тефлона. Создана установка, состоящая из пьезоэлектрического преобразователя, выполняющего роль излучателя и приемника, плоского отражателя, расположенного параллельно поверхности преобразователя, и исследуемого плоскопараллельного образца, закрепленного в поворотном устройстве между излучателем и отражателем. Использование отражателя позволяет развернуть пучок в обратном направлении так, что он проходит назад тот же путь, что и вперед, целиком, т.е. без смещения, возвращаясь на излучатель. При наклонном падении пучка на пластину в последней возникают две преломленные волны: продольная и сдвиговая, разделяющиеся по времени прихода. Выделяя данные компоненты в принятом сигнале, и произведя их спектральный анализ, с высокой точностью были измерены частотные зависимости фазовых скоростей и коэффициентов поглощения продольной и сдвиговой волн.

Манульчев Д.С., Нечаюк В.Е., Рутенко А.Н. «Оценка горизонтальной диаграммы направленности сейсморазведочного источника по результатам пространственных измерений на шельфе» с. 203-218

По результатам пространственных акустических измерений, проведенных во время сейсморазведочных работ на относительно мелководном северо-восточном шельфе о. Сахалин, построены оценки диаграммы направленности излучающего комплекса сейсморазведочного судна в горизонтальной плоскости на расстояниях 1.2, 2.4 и 4.6 км в трех частотных диапазонах (10–350) Гц, (10–70) Гц и (70–350) Гц. Методика оценки основана на измерениях энергии сейсмоакустических импульсных сигналов, формирующихся в водном слое, вдоль серии акустических трасс с практически одинаковым профилем дна. В частотном диапазоне (70–350) Гц энергия сигнала переносится преимущественно водными модами, и построенная диаграмма имеет выраженную направленность, близкую к теоретической, рассчитанной для глубокого моря. В диапазоне низких частот диаграмма не зависит от азимутального угла. Экспериментально и теоретически показано, что оценка диаграммы направленности в частотном диапазоне (10–70) Гц может быть некорректна при наличии пространственных неоднородностей в поле значений скорости распространения продольных волн в дне. Результаты представленных исследований актуальны для оценивания акустического воздействия от сейсморазведочных работ в прибрежной области шельфа.

Машошин А.И., Мельканович В.С. «Алгоритмы подавления шумов локальных источников помех при приеме эхосигналов» с. 219-228

Рассматривается задача подавления шумов локальных источников помех при приеме эхосигналов в режиме гидролокации. Исследованы три адаптивных алгоритма пространственно-частотно временной обработки сигналов с выхода многоэлементной антенной решетки на предмет обеспечиваемой ими помехоустойчивости обнаружения эхосигналов – компенсационный алгоритм, стандартный алгоритм Кейпона и алгоритм Кейпона с ограничением уровней старших собственных чисел. По результатам моделирования установлено, что при применении как тонального, так и ЛЧМ зондирующего сигнала наибольшую помехоустойчивость обеспечивает компенсационный алгоритм, который позволяет подавлять шум интенсивных локальных источников помех, в том числе, когда угловое расстояние между направлениями прихода на антенну эхосигнала и сигнала источника помехи меньше ширины характеристики направленности приемной антенны.

Петников В.Г., Назаренко Ю.В., Сидоров Д.Д., Луньков А.А. «Акустическая дальнометрия в Карском море в присутствии нелинейных внутренних волн большой амплитуды» с. 229-237

В рамках численного моделирования получены оценки погрешностей акустических методов измерения расстояния до подводных аппаратов в южной части Карского моря. В качестве основной причины, определяющей ошибки подобных измерений, рассматриваются цуги солитоноподобных внутренних волн (ВВ), возникновение которых возможно на акустической трассе между акустическим маяком и подводным аппаратом с навигационным приемником звука. Согласно экспериментальным данным, в рассматриваемой акватории амплитуда солитонов в цуге может составлять несколько десятков метров при ширине фазового фронта ВВ более 10 км. Продемонстрировано, что указанные гидродинамические возмущения могут приводить к погрешностям измерений до сотен метров, зависящих от направления движения цуга ВВ: вдоль или поперек акустической трассы.

Бельтиков Е.А., Галёв Р.В., Кудрявцев А.Н., Лазарев А.В., Меньщикова И.В., Миськов И.С. «Эффективный алгоритм построения разрывных решений уравнения Хопфа при моделировании звукового удара» с. 238-253

Показано, что использующийся при моделировании звукового удара алгоритм, основанный на линейной интерполяции потенциала разрывного решения уравнения Хопфа, может в некоторых случаях приводить к заметным ошибкам. Анализируются причины возникновения ошибок и предлагается алгоритм, свободный от рассмотренных ошибок за счет использования точного выражения потенциала при кусочно-линейных начальных данных в уравнении Хопфа. Демонстрируется, что предложенный алгоритм позволяет построить решение с высокой точностью даже в случае очень сложных начальных условий. Результаты применения предложенного алгоритма сравниваются с данными численных расчетов, выполненных с помощью итерационного алгоритма схемы сквозного счета. Показано, что предложенный алгоритм позволяет избежать сглаживания решений, характерного для схем сквозного счета, и многократно ускорить вычисления в силу отсутствия ограничений на шаг по времени.

Корунов А.О. «Быстрая оценка характеристик звукового удара от сверхзвукового пассажирского самолета в стандартной атмосфере на основе точных решений: каустики на нестационарных режимах полета» с. 254-273

Точные решения для лучей и площади лучевой трубки в стандартной атмосфере позволили сформулировать критерий фокусировки волн звукового удара на земле на режиме сверхзвукового поворота, а также вычислить ширину линии пересечения каустики с земной поверхностью на режиме разгона в элементарных функциях. Метод половинного деления лег в основу простых алгоритмов построения линий пересечения каустик с поверхностью земли (линий фокусировки), возникающих на режимах разгона и сверхзвукового поворота сверхзвукового пассажирского самолета. Исследована зависимость геометрии линий фокусировки от основных параметров траектории полета. В качестве таких параметров на режиме разгона выступают высота полета и ускорение, а в случае сверхзвукового поворота – высота полета, число Маха и радиус кривизны траектории. Увеличение ускорения на режиме разгона и числа Маха на режиме поворота приводит к “стабилизации” линий фокусировки. Установлено, что высота полета оказывает с

Лебедев А.В., Манаков С.А., Казаков В.В. «Исследование частотной зависимости гистерезисной нелинейности песчаника» с. 274-283

Описаны экспериментальная установка для измерения зависимостей напряжение–деформация образцов твердых тел и полученные с ее помощью результаты. Установка позволяет проводить акустические измерения для деформаций растяжения-сжатия и кручения в широком диапазоне частот и амплитуд. Амплитудная зависимость скорости звука определяется по изменению времени пробега пробного ультразвукового импульса в поле низкочастотных деформаций. Представлены результаты измерений динамических нагрузочных характеристик для образца песчаника Berea. Экспериментально установлены степенные зависимости гистерезисной нелинейности и нелинейного затухания звука от частоты. Согласованность полученных данных с ранее опубликованными результатами независимых исследований подтверждает корректность выполненных измерений. Предложено качественное объяснение наблюдаемых частотных зависимостей.

Веденев А.И., Кочетов О.Ю., Луньков А.А., Шуруп А.С. «Экспериментальные исследования подводных и воздушных шумов судна на воздушной подушке в дельте реки Урал» с. 284-294

В экологически чувствительном регионе – природном заказнике дельты реки Урал рядом с шельфом Каспийского моря – проведены одновременные измерения подводного и воздушного шума судна на воздушной подушке Griffon BHT130. Измерения были организованы для оценки потенциального негативного воздействия шума от судна на воздушной подушке на рыб и птиц заказника. Помимо определения уровней звукового давления, для оценки абсолютных уровней колебательной скорости подводного шума использовался векторный приемник градиентного типа, образованный четырьмя разнесенными в пространстве гидрофонами. Подобного рода измерения являются важной частью исследований подводного шума, так как значительная часть рыб воспринимает звук в виде колебаний частиц. Синхронная запись подводного и воздушного шума позволила оценить их взаимную корреляцию. Полученная корреляционная связь уровней подводного и воздушного шума судна на воздушной подушке может быть использована для упрощенной оценки верхней границы подводного шума по измеренным уровням воздушного шума. Измеренные и оцененные максимальные уровни подводного шума судна на воздушной подушке оказались значительно меньше аналогичных уровней для обычных судов с погружными моторами, что делает судно на воздушной подушке привлекательной альтернативой для эксплуатации в местах, к которым предъявляются особенно высокие требования на допустимые уровни антропогенного шумового воздействия в водной среде.

Поляков А.С., Коротин П.И., Костеев Д.А., Разумов Д.Д., Травин Р.В. «Применение сверточных нейронных сетей с использованием мультитейперной обработки к задачам классификации акустических сигналов речного судоходства» с. 295-308

Определение источников звука по временной реализации сигнала является актуальной задачей для различных практических применений, начиная от распознавания речи до диагностики вибрационных дефектов. В данной работе предлагается алгоритм классификации, основанный на использование современных сверточных нейронных сетей. В качестве входных данных используется лог-мел-спектрограмма, полученная путем мультитейперной обработки – метода оценки спектра мощности, который использует ортогональные окна (тейперы) для подавления шумовых компонент и повышения показателей информативности признаков. Мультитейперная обработка позволяет оценить спектральную плотность мощности стационарного эргодического случайного процесса, используя конечный сегмент его реализации, а мел-шкала – это психофизическая шкала высоты звука, которая имитирует восприятие человека. Представлены описание алгоритма, его апробация на примере данных речного судоходства, собранных с использованием направленного источника звука – микрофона, расположенного в фокальной плоскости параболического рефлектора. Произведена оценка обучения модели в зависимости от количества данных и сравнение результатов работы различных сверточных сетей.

Сорокин В.Н., Леонов А.С., Рулев Д.Н., Прокопьев Е.В. «Влияние невесомости на параметры голосового источника» с. 309-320

Приводятся результаты исследования акустических параметров голосового источника и динамики площади голосовой щели в условиях земной гравитации и невесомости. Импульсы голосового источника находятся обратной фильтрацией речевого сигнала методом линейного предсказания. Функция площади голосовой щели определяется как решение обратной задачи для уравнения воздушного потока через голосовую щель. Вычисляются экстремумы импульса голосового возбуждения и его интеграла, а также экстремумы функции площади голосовой щели и ее производной по времени. Временные соотношения между этими экстремумами определяются в речевых тестах, записанных в условиях гравитации и невесомости. В речевых экспериментах принимали участие четыре космонавта. Установлено влияние невесомости на распределение вероятности для вычисленных параметров. Количественные показатели этих рассогласований зависят от диктора и фонетического состава речевых тестов.