Акустический журнал, 2005, 51, выпуск 3

   

Бограчев К.М. «Сравнение эффективности фурье- и вейвлет-декомпозиции в пассивной акустической термотомографии» c. 293-300

Выполнено сравнение точности восстановления распределения температуры при использовании фурье- и вейвлет-декомпозиции в пассивной акустической термотомографии. Поскольку использование фокусированного ультразвука при гипертермии приводит к локальному нагреву ткани, то вейвлет-представление таких температурных распределений с локальными флуктуациями компактнее, чем их Фурье-представление. Показано, что компактность вейвлет-представления позволяет существенно сократить число неизвестных при решении обратной задачи акустической термотомографии и повысить точность восстановления температурного распределения по сравнению с использованием Фурье-представления. Предложен метод выбора компактного вейвлет-базиса для температурных распределений, получаемых в процессе гипертермии.

Акустический журнал, 51, 3, c. 293-300 (2005) | Рубрики: 06.18 12.06

 

Бункин Н.Ф., Ломоносов А.М., Ляхов Г.А., Суязов Н.В., Бакум С.И., Дорожкин Л.М. «Оптический пробой в жидкости: медленная фаза динамики кавитационного схлопывания и бесконтактный метод измерения давления в жидкости» c. 301-310

Показано, что при оптическом зондировании области пробоя импульсный сигнал формируется за счет акустических импульсов, вызванных пробоем и схлопыванием кавитационной полости. Измеренная зависимость времени задержки второго импульса от гидростатического давления в жидкости и давления насыщенного пара хорошо согласуется с теоретической зависимостью, отвечающей гидродинамической модели полости. На основе эффекта оптической кавитации предложен метод бесконтактного измерения гидростатического давления в жидкости, помещенной в герметичную кювету. Оценена область применимости предложенного метода.

Акустический журнал, 51, 3, c. 301-310 (2005) | Рубрики: 06.05 06.17

 

Буров В.А., Ким Е.Л., Румянцева О.Д. «Спектрально-морфологический анализ акустических изображений биологических тканей и композитных структур. II. Тестовая классификация акустомикроскопических изображений» c. 311-322

Приводятся результаты численной классификации структур различных типов на акустомикроскопических изображениях реальных биологических тканей и композитных структур. Классификация основывается на байесовском методе проверки статистических гипотез. Рассматриваются общие реализации этого метода в виде пространственно-спектрального и спектрально-морфологического подходов. Пространственно-спектральный подход не может отличить морфологически разные структуры со статистически одинаковыми спектрами мощности. Этот недостаток устраняется в спектрально-морфологическом подходе, учитывающем информацию как о спектральных свойствах структуры классифицируемого типа, так и о конкретной форме ее характерных деталей. Дается сравнительный анализ общих подходов и более частных реализаций (методы Бартлетта и Писаренко, модифицированные для задачи классификации) применительно к практическим задачам.

Акустический журнал, 51, 3, c. 311-322 (2005) | Рубрики: 12.05 13.02

 

Вадов Р.А. «О предсказуемости местоположения зон конвергенции в океане» c. 323-329

В публикациях неоднократно отмечались расхождения между экспериментом и расчетом в местоположении первой зоны конвергенции. Рассматривается наиболее вероятная причина таких расхождений – некорректное задание исходных данных для расчета. Обращается внимание на неодновременность проведения акустических измерений и гидрологического обследования района работ. Приводятся экспериментальные материалы по суточной изменчивости расстояния от источника до ближней границы зоны конвергенции, полученные автором для пяти регионов. Анализируются предложенные разными авторами и используемые в гидроакустике соотношения для пересчета температуры, солености морской воды и гидростатического давления в значения скорости звука. Отмечаются существенные различия этих соотношений при оценке зависимости гидростатического градиента скорости звука от глубины. Приводятся результаты серии расчетов положения первой зоны конвергенции при задании условий распространения звука профилями изменения температуры и солености с глубиной с последующим их пересчетом в профиль c(z) на основании 8 различных соотношений, опубликованных в литературе. Различия между значениями расстояния до первой зоны, оцененными по результатам этих расчетов, заметно превышают отмечаемые в ряде работ расхождения эксперимента с расчетом. Отмечается необходимость дальнейшего совершенствования пересчетных соотношений с учетом экспериментальных данных по распространению звука в натурных океанических условиях, в том числе и с учетом данных по фактическому местоположению зон конвергенции.

Акустический журнал, 51, 3, c. 323-329 (2005) | Рубрика: 07.01

 

Вировлянский A.Л. «Времена пробега сигналов вдоль хаотических лучей при дальнем распространении звука в океане» c. 330-341

Численные расчеты показывают, что в присутствии слабых флуктуации скорости звука, вызванных случайными внутренними волнами, траектории лучей в подводных акустических волноводах ведут себя хаотически. В конце 1990-х годов было обнаружено, что времена пробега звуковых импульсов вдоль траекторий, соединяющих источник и приемник, в условиях хаоса образуют компактные кластеры. Каждый кластер формируется лучами, имеющими одинаковые знаки углов выхода из источника и одинаковое число точек поворота. Центр кластера близок времени прихода невозмущенного луча с аналогичной топологией. Дано количественное описание этого явления. Для анализа лучевой структуры поля использован гамильтонов формализм, выраженный в канонических переменных действие–угол. Получены оценки ширины кластера и его смещения относительно прихода невозмущенного луча. Результаты работы объясняют (с позицией геометрической оптики) наличие устойчивых максимумов в начальной части импульсного сигнала, наблюдаемых в натурных и численных экспериментах по исследованию дальнего распространения звука в океане.

Акустический журнал, 51, 3, c. 330-341 (2005) | Рубрики: 07.05 07.17

 

Галкин О.П., Швачко Л.В. «Исследование энергетических характеристик поля при распространении звука в Баренцевом море» c. 342-351

Приводятся результаты экспериментального исследования энергетической структуры звукового поля в Баренцевом море на трассе протяженностью ∼80 км при глубине моря –220–250 м. Использовалось псевдошумовое излучение в двух третьоктавных полосах частот со средними значениями 1.25 кГц и 3.15 кГц. Источник звука располагался в приповерхностном слое на глубине 10 м и под слоем скачка на глубине 100 м. Прием сигналов производился на горизонтах 15 м, 100 м и 200 м. Экспериментальные результаты сопоставлялись с результатами лучевых расчетов, учитывающих поверхностное волнение и параметры грунта, полученные на основе систематизации имеющихся данных. В результате анализа показана принципиальная возможность прогнозирования энергетических характеристик структуры поля в мелком море с учетом зависимости скорости звука от глубины и параметров его границ.

Акустический журнал, 51, 3, c. 342-351 (2005) | Рубрика: 07.20

 

Григорьев B.А., Кузькин В.М. «Управление фокусировкой поля в многомодовых плоскослоистых волноводах» c. 352-359

Численным моделированием изучены возможности управления локализованными полями в многомодовых регулярных волноводах на основе принципа интерференционного инварианта. Показано, что перестройкой частоты излучения антенны, не изменяя распределения начального поля на апертуре, можно осуществлять сканирование фокальным пятном в волноводе. Приведены оценки эффективности данного метода в зависимости от размера вертикальной линейной антенны.

Акустический журнал, 51, 3, c. 352-359 (2005) | Рубрика: 07.02

 

Ефимцов Б.М., Лазарев Л.А. «Анализ звукоизолирующей способности панелей с резонансными системами на основе эквивалентных представлений» c. 360-365

Анализируются эффекты увеличения звукоизолирующей способности панелей с помощью резонансных систем на основе эквивалентных представлений. При этом основное внимание уделяется наименее изученным резонансным системам, инерционные тела которых одновременно взаимодействуют со средами по обе стороны панелей. Представляется универсальное соотношение для звукоизолирующей способности панелей с произвольной системой резонансных элементов с одной степенью свободы. Оно включает общие для всех типов резонаторов параметры (суммарную массу, сжимаемость, добротность, характерные частоты). Эти соотношения можно непосредственно использовать для сравнения эффективности резонансных систем разных типов при их установке на панель и для определения их оптимальных параметров.

Акустический журнал, 51, 3, c. 360-365 (2005) | Рубрики: 08.14 10.07

 

Зверев В.А. «Структура фокальной области при фокусировке с обращением волны в неоднородной среде» c. 366-373

Рассмотрена фокусируемая антенна с временным обращением волн в неоднородной среде. Показано, что в фокусе такой антенны может образоваться "ловушка для колебаний" (ЛК). Если в однородной среде волна сначала бежит к фокусу антенны, потом фокусируется и убегает, то в неоднородной среде волна никуда не бежит. В ЛК формируется интенсивное колебание, которое ниоткуда не прибегает и никуда не убегает. Размер ЛК много меньше размера фокальной области антенны в свободном пространстве, хотя как в однородной среде, так и в неоднородной использована одна и та же антенна. Обсуждаются физическая природа отмеченного явления и возможные сферы его практического использования.

Акустический журнал, 51, 3, c. 366-373 (2005) | Рубрика: 12.07

 

Крупин В.Д. «Применение метода ВКБ для вычислений групповых скоростей и коэффициентов затухания нормальных мод в арктическом подводном звуковом канале» c. 374-382

Представляются алгоритмы для быстрого и точного вычисления на основе метода Вентцеля–Крамера–Бриллюэна (ВКБ) групповых временных задержек (ГВЗ) и эффективных коэффициентов затухания (ЭКЗ) нормальных мод в глубоководном звуковом канале Северного Ледовитого океана (СЛО). Величины ГВЗ и ЭКЗ для каждой моды определяются в адиабатическом приближении интегрированием модальных локальных групповой скорости и коэффициента затухания по горизонтальному расстоянию в пределах акустической трассы. В соответствии с методом ВКБ величина локальной групповой скорости отдельной моды представляет собой отношение двух величин. Первая равна сумме длины цикла луча, эквивалентного этой моде, и его бокового смещения при отражении от ледяного покрова, а вторая – сумме времени пробега акустического возмущения вдоль этого луча в пределах одного цикла и временной задержки, связанной с боковым смещением. Угол скольжения этого луча определяется из условия "квантования" фазового интеграла. Величина локального коэффициента затухания отдельной моды в ВКБ-приближении принимается равной отношению в дБ квадрата модуля когерентного коэффициента отражения на нижней поверхности ледяного покрова к сумме длины цикла луча и его бокового смещения. Выведены простые рекуррентные соотношения, обеспечивающие практически не зависящие от частоты приемлемую точность и значительную скорость вычислений фазового интеграла, интеграла, описывающего длину цикла луча, и связанных с этими интегралами модальных величин локальных групповых скоростей и коэффициентов затухания, ГВЗ и ЭКЗ. Работоспособность и вычислительная эффективность представленных алгоритмов подтверждена сравнением зависимостей от номера моды модальных локальных групповых скоростей и коэффициентов затухания, ГВЗ и ЭКЗ, полученных для двух арктических районов как при помощи этих соотношений, так и при применении точной программы вычисления характеристик нормальных мод. При этом были использованы профили скорости звука, рассчитанные по профилям температуры и солености, измеренным в трансарктических экспедициях "Север" и "SCICEX-1995".

Акустический журнал, 51, 3, c. 374-382 (2005) | Рубрика: 07.07

 

Лавров А.В. «Пространственная локализация разрушения как причина вариаций амплитудного распределения сигналов акустической эмиссии» c. 383-390

Изменение пространственного распределения источников акустической эмиссии при деформировании и разрушении образцов материалов и горных пород сопровождается изменением амплитудного распределения принимаемых сигналов вследствие геометрического расхождения фронта упругих волн. Амплитудное распределение сигналов акустической эмиссии принято характеризовать b-параметром (наклоном дифференциального амплитудного распределения). Локализация источников может приводить к уменьшению b-параметра, обычно интерпретируемому как предвестниковый признак макроразрушения. Корректная интерпретация снижения b-параметра возможна лишь в случае, если выполняется локация источников и вводится поправка на геометрическое расхождение и затухание упругих волн.

Акустический журнал, 51, 3, c. 383-390 (2005) | Рубрика: 09.01

 

Максимов Г.А., Лесонен Д.Н. «Регуляризация граничных интегральных уравнений в задачах дифракции волновых полей на искривленных границах» c. 391-401

Предложена регуляризация точных интегральных уравнений Фредгольма для значения поля или его производной на рассеивающей поверхности. Такой подход позволяет рассчитывать рассеяние или дифракцию импульсных волновых полей на криволинейных поверхностях практически любой геометрии. С математической точки зрения суть метода заключается в замене точных интегральных уравнений Фредгольма их усеченными аналогами, в которых исключаются вклады геометрически затененных областей. Такой подход имеет ясный физический смысл и позволяет получать устойчивые решения в тех случаях, когда прямое численное решение математически точных исходных интегральных уравнений дает неустойчивые результаты. В работе приведены математическое обоснование метода и результаты тестирования на примере задачи о рассеянии плоской волны на цилиндре.

Акустический журнал, 51, 3, c. 391-401 (2005) | Рубрика: 04.01

 

Санкин Г.Н. «Свечение при сферической фокусировке акустических импульсов в жидкости» c. 402-411

Обсуждается фаза колебаний пузырька в момент светового излучения, что является ключевым моментом для понимания причины кавитационного свечения жидкостей. Наблюдение свечения на протяжении зарождения, роста и вплоть до коллапса пузырьков проведено в биполярной волне, состоящей из фазы сжатия и следующей за ней фазы разрежения в режиме формирования двухфракционного пузырькового кластера. Комплексно исследованы пространственно-временное распределение интенсивности свечения, давления и динамика кластера в воде и в растворе глицерина на ранней стадии кавитации. Установлена корреляция между максимальной плотностью числа вспышек света и положительными импульсами давления в поле суперпозиции первоначальной и вторичной кавитационной волн сжатия. Показано, что сферическая фокусировка акустического импульса как вдали от границ жидкости, так и вблизи свободной поверхности дает возможность сравнить интенсивность свечения для разных скоростей спада давления.

Акустический журнал, 51, 3, c. 402-411 (2005) | Рубрика: 06.05

 

Тютекин B.В., Бойко А.И., Тютекин Ю.В. «Дифракция сходящейся звуковой волны на упругой цилиндрической оболочке с продольным закреплением» c. 412-418

Рассмотрена задача дифракции сходящейся цилиндрической волны нулевого порядка на цилиндрической оболочке с продольным закреплением по одной из образующих. Задача решена на основе использования так называемых винтовых волн, являющихся собственными непериодическими решениями уравнений движения оболочки. Дифракционное поле представлено в виде сходящегося ряда по цилиндрическим гармоникам. Метод решения дает возможность обобщения на несколько продольных закреплений с условиями различного вида. Проведены расчеты амплитуды рассеяния дифракционного поля для различных частот и параметров оболочек.

Акустический журнал, 51, 3, c. 412-418 (2005) | Рубрика: 04.03

 

Хашеминеджад C.М., Азарпейванд М. «Акустическое излучение экранированного цилиндрического поршня, заключенного в оболочку» c. 419-427

Представлены результаты точного исследования излучения в жидкость акустического поля, вызванного радиально-аксиальными колебаниями экранированного цилиндрического поршня, помещенного в заполненную жидкостью тонкую упругую оболочку. Такая геометрия, являющаяся реалистичной идеализацией заполненной жидкостью цилиндрической акустической линзы с фокусом внутри нее при использовании в качестве акустического излучателя, представляет практический интерес для многих возможных приложений в гидроакустике и морской технике. Для получения аналитических решений в виде бесконечных рядов при постановке задачи использованы соответствующие разложения волновых полей и трансляционные теоремы сложения для цилиндрических волновых функций. Результаты численного расчета демонстрируют зависимость излучения звука от частоты возбуждения, угла наклона поршня, положения излучателя (эксцентриситета), динамики упругой оболочки и распределения скорости смещения поверхности поршня.

Акустический журнал, 51, 3, c. 419-427 (2005) | Рубрика: 04.11

 

Лапин А.Д. «Поглощение звука монопольно-дипольными резонаторами в многомодовом волноводе» c. 428-430

Акустический журнал, 51, 3, c. 428-430 (2005) | Рубрика: 10.07

 

«Памяти Ивана Владимировича Анисимкина (16.07.1976–9.12.2003)» c. 431-432

9 декабря 2003 года в результате террористического акта трагически погиб выдающийся молодой ученый, научный сотрудник Института радиотехники и электроники РАН Иван Владимирович Анисимкин.

Акустический журнал, 51, 3, c. 431-432 (2005) | Рубрика: 03