Акустический журнал, 2007, 53, выпуск 2

   

Волков Г.А., Груздков А.А., Петров Ю.В. «Критерий инкубационного времени и акустическая прочность морской воды» c. 149-152

Экспериментальные данные по акустической кавитации для дегазированной и морской воды анализируются с использованием критерия, основанного на понятии инкубационного времени. Ранее аналогичный подход успешно применялся для анализа кавитации в случае импульсного воздействия и при изучении динамической прочности твердых тел. Предлагаемый критерий учитывает существование статического порога кавитации и позволяет объяснить сильное возрастание кавитационного порога при высоких частотах, а также значительный разброс экспериментальных данных.

Акустический журнал, 53, 2, c. 149-152 (2007) | Рубрики: 06.05 07.13

 

Карпук М.М., Кузавко Ю.А., Шавров В.Г. «Отражение и преломление акустического пучка на границе жидкость–магнитоакустический материал в области ориентационного фазового перехода» c. 153-156

Рассмотрено отражение и преломление акустического пучка на границе жидкость–магнитоакустический материал (МАМ), находящийся в области ориентационного фазового перехода (ОФП) по магнитному полю. Для границы вода–гематит численно продемонстрирована реальная возможность полевого управления углами преломления и амплитудами преобразования типов волн. Исследовано продольное смещение и расщепление акустического пучка на границе сред в зависимости от внешнего магнитного поля.

Акустический журнал, 53, 2, c. 153-156 (2007) | Рубрика: 04.03

 

Пономарев А.Е., Булатицкий С.И., Сапожников О.А. «Компрессия и усиление ультразвукового импульса, отраженного от одномерной слоистой структуры» c. 157-167

Исследована компрессия ультразвуковых импульсов при их отражении от слоистой структуры. Короткий импульс излучался в воду и направлялся на структуру, состоящую из плоских твердотельных пластинок, за которыми находился воздушный слой. Из-за переотражений в структуре сигнал существенно удлинялся. Отраженный сигнал принимался тем же преобразователем и оцифровывался. Далее производилось обращение волны во времени, ее повторное излучение на слоистую структуру и прием отраженного сигнала. Из-за инвариантности процессов относительно изменения знака времени в структуре происходила компрессия импульса: отраженный сигнал укорачивался и приобретал форму исходного сигнала. Экспериментально продемонстрирована возможность эффективной компрессии сигналов. Численное моделирование показало, что, используя более сложные структуры, можно существенно увеличить степень сжатия и получить короткие сигналы намного большей амплитуды, чем в волне, излучаемой преобразователем. Предложен алгоритм построения эффективных систем компрессии.

Акустический журнал, 53, 2, c. 157-167 (2007) | Рубрика: 04.03

 

Скоков В.Н., Решетников А.В., Виноградов А.В., Коверда В.П. «Динамика флуктуаций и 1/f спектры при акустической кавитации жидкостей» c. 168-172

Экспериментально исследована динамика акустической кавитации воды и глицерина. Определены спектры мощности и функции распределения флуктуаций. В переходных режимах вблизи ультразвукового излучателя формируются структуры пузырьков, имеющие вид фрактальных кластеров. Спектры мощности имеют 1/f вид, а функции распределения локальных флуктуаций отличаются от гауссовских и проявляют свойства масштабной инвариантности.

Акустический журнал, 53, 2, c. 168-172 (2007) | Рубрика: 06.05

 

Тиманин Е.М. «Динамическая жесткость биологических тканей в модели с заданными смещениями на поверхности полупространства» c. 173-176

Приводятся результаты разработки модели формирования динамической жесткости биологических тканей, регистрируемой в экспериментах по вдавливанию в ткани перпендикулярно поверхности круглого плоского колеблющегося диска при наличии контакта с поверхностью не только диска, но и неподвижного корпуса измерительного устройства. Записаны аналитические выражения в виде квадратур для динамической жесткости тканей в модели полупространства, на поверхности которого заданы смещения. Выполнены численные расчеты и установлено соответствие эксперименту эффектов, связанных с фиксацией поверхности тканей корпусом измерительного устройства.

Акустический журнал, 53, 2, c. 173-176 (2007) | Рубрика: 13.03

 

Вьюгин П.Н., Грязнова И.Ю., Гурбатов С.Н., Касьянов Д.А., Курин В.В., Кустов Л.М. «Экспериментальное исследование формирования нелинейных акустических волн в сфокусированных пучках» c. 177-184

Экспериментально исследовалось образование ударных волн в сфокусированных пучках сферических гидроакустических преобразователей различной апертуры, работающих на частоте 3 МГц, а также в слабо расходящихся пучках большой интенсивности на той же частоте. Проанализированы профили принимаемых сигналов в зависимости от местоположения приемника в акустическом пучке при различных соотношениях нелинейных и дифракционных эффектов. Экспериментально показана несимметричность искажения формы исходного возмущения (области сжатия и разряжения), причем асимметрия волнового профиля в сфокусированном пучке проявлялась сильнее, чем в квазиплоской волн, а несимметричность искажения высокочастотного заполнения привела и к несимметричному искажению формы огибающей импульса. Проведено сравнение угловых характеристик волны разностной частоты параметрических излучателей звука с использованием как сфокусированных, так и слабо расходящихся пучков волн накачки. Экспериментально обнаружено, что появление пузырькового фазового экрана в области до образования ударного фронта может либо отодвинуть координату разрыва, либо привести к невозможности возникновения ударной волны вовсе. Приведены также результаты исследования изменений характеристик ударной волны в случае, когда пузырьковый фазовый экран размещен в области уже сформированной ударной волны.

Акустический журнал, 53, 2, c. 177-184 (2007) | Рубрика: 05.11

 

Гаврилов А.М., Батрин А.К. «Нелинейное поглощение звука звуком при взаимодействии волн с кратными частотами» c. 185-190

Рассмотрена роль фазозависимых нелинейных процессов при взаимодействии слабой сигнальной волны с интенсивной накачкой, частота которой кратна частоте сигнала. Определены фазовые соотношения, при которых поглощение звука звуком максимально. Показано, что с ростом соотношения частот роль фазозависимого поглощения быстро ослабевает и может не приниматься во внимание.

Акустический журнал, 53, 2, c. 185-190 (2007) | Рубрика: 05.08

 

Баранов В.Ф., Герасимова Т.И., Гулин Э.П. «Частотное усреднение флуктуаций при взаимно-корреляционном приеме шумоподобных сигналов, отраженных от взволнованной поверхности моря» c. 191-200

Получены выражения, характеризующие эффект частотного усреднения флуктуаций шумоподобных сигналов, отраженных от взволнованной поверхности, на выходе корреляционного приемника с использованием обобщенной двухмасштабной модели частотной корреляции сильных флуктуаций передаточной функции. Приведены результаты численных расчетов дисперсии флуктуаций выходного эффекта корреляционного приемника при различных соотношениях между шириной полосы излучаемых шумоподобных сигналов и масштабами частотной корреляции для случаев слабых и сильных флуктуаций.

Акустический журнал, 53, 2, c. 191-200 (2007) | Рубрики: 07.04 07.10

 

Бардышев В.И. «Подводные шумы в мелководных районах тропической зоны индийского океана» c. 201-206

Выполнены измерения частотных спектров в лагуне кораллового атолла, с внешней стороны рифа и на мелководных банках тропической зоны Индийского в общем диапазоне частот 0.003–9 кГц с использованием автономных гидроакустических буев и малого катера. Во всех районах наблюдались непрерывные шумы донной фауны, наиболее интенсивные на частотах 1–1.5 кГц и 7–8 кГц. В лагуне атолла и вблизи рифа они значительно превосходили по уровню обычные динамические шумы океана. Их уровни достигали максимальных значений в первую половину ночи.

Акустический журнал, 53, 2, c. 201-206 (2007) | Рубрики: 07.02 07.14

 

Вадов Р.А. «Временная структура бистатической реверберации при дальнем распространении взрывных сигналов» c. 207-215

При проведении опытов по дальнему распространению взрывных сигналов неоднократно наблюдалось зашумление классических четверок. Шумовой фон появлялся, плавно нарастая перед приходом к приемнику первого сигнала четверки, и спадал, исчезая полностью, после прихода последнего сигнала этой же четверки. Рассматриваются результаты одного из опытов, проведенных в зимних условиях в северо-западной глубоководной части Тихого океана. На материалах этого опыта иллюстрируется обсуждаемое явление и показывается, что зашумленность четверки сигналов является проявлением бистатической реверберации, обусловленной рассеянием звука на взволнованной поверхности океана в направлении приемника, находящегося на значительном удалении от источника. Предлагается методика расчета временных соотношений между прямым сигналом и сигналом поверхностной реверберации, легко реализуемая на практике. Проводятся расчеты временной структуры сигнала бистатической поверхностной реверберации, поясняющие наблюдаемые особенности этого явления.

Акустический журнал, 53, 2, c. 207-215 (2007) | Рубрика: 07.13

 

Вировлянский А.Л., Казарова А.Ю., Любавин Л.Я. «Восстановление средней температуры океана по измерениям времени пробега звуковых импульсов» c. 216-225

Получена приближенная формула, позволяющая выразить вариации времени прихода лучей через усредненные по трассе характеристики температурных неоднородностей. С помощью этой формулы удается существенно уменьшить недоопределенность обратной задачи, возникающую при восстановлении климатических изменений средней температуры океана по данным акустических измерений. Эффективность обсуждаемого подхода подтверждена результатами численного моделирования.

Акустический журнал, 53, 2, c. 216-225 (2007) | Рубрика: 07.17

 

Долгих В.Н., Орощук И.М., Прищепа М.Н. «Вероятностные характеристики обнаружения сигналов корреляционным пространственным фильтром» c. 226-232

Описываются результаты теоретических и модельных исследований вероятностных характеристик обнаружения сигналов корреляционным пространственным фильтром. Приводится математическая модель процесса обработки сигналов в корреляционном пространственном фильтре и полученные на ее основе выражения для оценки вероятностей обнаружения, пропуска сигналов, вероятности ложной тревоги, порогового уровня и выбора оптимальных параметров фильтра для получения заданных вероятностных характеристик. Показано, что результаты имитационного моделирования вероятностных характеристик обнаружения сигналов корреляционными пространственными фильтрами со случайными дискретными антенными решетками подтвердили обоснованность теоретических выводов, полученных для данной модели.

Акустический журнал, 53, 2, c. 226-232 (2007) | Рубрика: 04.17

 

Зверев В.А., Иванова Г.К. «Зависимость вертикальной структуры акустического поля в океане от расстояния» c. 233-240

Приводится расчет акустического поля в океане, не имеющем флуктуаций, методом геометрической акустики с учетом водных лучей для звукового канала глубиной 4 км канонической формы и расстояний 500 и 2000 км. Акустическое поле находится как сумма полей отдельных лучей, приходящих в данную точку, с учетом их амплитуд и фаз. Получено, что акустическое поле вдоль вертикали состоит из ряда каустик, разделенных областями с квазислучайным распределением поля, амплитуда в которых много меньше, чем в каустиках. Число каустик на фиксированном расстоянии равно разности чисел точек заворота лучей на границах углов выхода. С увеличением расстояния от источника число каустик возрастает пропорционально расстоянию.

Акустический журнал, 53, 2, c. 233-240 (2007) | Рубрика: 07.01

 

Кузькин В.М., Пересёлков С.А. «Об эффективности фокусировки звукового поля в океаническом волноводе на больших расстояниях в присутствии фоновых внутренних волн» c. 241-248

Представлены результаты теоретического рассмотрения эффективности фокусировки обращенной волны и возможности сканирования фокальным пятном на больших дистанциях в мелком море в присутствии анизотропного поля фоновых внутренних волн. Управление локализованными полями осуществляется путем изменения частоты излучения без изменения распределения обращенного поля на апертуре антенны. Проанализирован эффект периодичности повторения областей фокусировок. Численные расчеты проведены для продольной и поперечной ориентаций акустической трассы относительно направления распространения внутренних волн. Обсуждено влияние возмущения на устойчивость и эффективность фокусировки. Выполнен сравнительный анализ полученных данных с аналогичными результатами для малых расстояний.

Акустический журнал, 53, 2, c. 241-248 (2007) | Рубрики: 07.03 07.13

 

Марков М.Г. «Влияние межфазного скольжения на кинематический и динамические параметры упругих волн в насыщенной пористой среде» c. 249-253

С использованием метода, предложенного Бедфордом, Костли и Штерном (Bedford, Costley, and Stern, 1984), получены выражения для коэффициента сопротивления и массовой связи в уравнениях акустики насыщенных пористых сред (НПС) с учетом проскальзывания фаз на границе. Подробно исследован случай заполненных газом пор, когда выражение для коэффициента изотермического скольжения может быть получено в явном виде из решения кинетического уравнения Больцмана. Показано, что для продольных волн первого рода и поперечных волн влияние межфазного скольжения на их скорости мало. Наличие межфазного скольжения ведет к увеличению коэффициентов затухания этих волн, однако рассчитанные значения остаются существенно меньшими, чем измеренные. Для продольной волны второго рода влияние межфазного скольжения на ее кинематические и динамические параметры достаточно велико и может быть оценено экспериментально.

Акустический журнал, 53, 2, c. 249-253 (2007) | Рубрика: 04.16

 

Назаров В.Е., Колпаков А.Б., Радостин А.В. «Экспериментальное исследование нелинейных акустических эффектов в известняке» c. 254-263

Приведены результаты экспериментальных исследований нелинейных акустических эффектов (амплитудно-зависимых потерь и сдвига резонансной частоты, генерации второй и третьей гармоник и затухания звука на звуке) в стержневом акустическом резонаторе из известняка. Аналитическое описание наблюдаемых эффектов проведено в рамках феноменологических уравнений состояния, содержащих низкочастотную гистерезисную и высокочастотную диссипативную нелинейности. Из сравнения экспериментальных и аналитических зависимостей нелинейных эффектов определены значения параметров гистерезисной и диссипативной нелинейностей исследуемого образца известняка.

Акустический журнал, 53, 2, c. 254-263 (2007) | Рубрика: 05.04

 

Заславский Ю.М., Кержаков Б.В., Кулинич В.В. «Моделирование излучения и приема волн фазированными антеннами в морском дне на шельфе» c. 264-273

Выполнено численное моделирование волнового поля, возбуждаемого как одиночными источниками, так и вертикально ориентированной фазированной излучающей антенной в мелководном волноводе со слоистым упругим дном. Волновое поле регистрируется эквидистантными вертикальными антеннами с различной апертурой и при разной глубине установки в водном слое. В вертикальной плоскости демонстрируется характер распределения и трансформация углового спектра импульсных сигналов, приходящих на антенну при разных параметрах среды, несущих частотах и удалениях от источника. Показано, что путем селективного по углу приема обеспечивается лучшее разрешение годографов волн, используемых для зондирования дна. В качестве примера демонстрируется возможность выделения на плоскости годографов преломленной глубинным слоем волны сдвига, что достигается путем углового сканирования при излучении и при приеме антеннами вертикальной ориентации.

Акустический журнал, 53, 2, c. 264-273 (2007) | Рубрика: 07.19

 

Касьянов Д.А. «Об оптимальном типе фокусирующего скважинного излучателя» c. 274-284

Рассматривается перспективный вид скважинных акустических излучателей, предназначенных как для воздействия на геотехнологические процессы, так и для исследования околоскважинного пространства. Основное отличие рассматриваемых излучателей от существующих заключается в возможности фокусирования акустического поля в заданной области околоскважинного пространства. Изучены упругие поля, создаваемые фокусирующими скважинными излучателями в массиве. Исследованы предельные возможности скважинных фокусирующих систем. Показано, что существуют способы создания скважинных излучателей с переменным фокусным расстоянием, что создает реальные возможности управления распределением упругих полей в околоскважинном пространстве. Данное качество может оказаться весьма существенным при создании технологий воздействия акустическими полями на продуктивные коллекторы геотехнологических скважин.

Акустический журнал, 53, 2, c. 274-284 (2007) | Рубрика: 05.11