Акустический журнал, 2012, 58, выпуск 1

   

Гаврилов Л.Р., Цирульников Е.М. «Фокусированный ультразвук как средство введения человеку сенсорной информации (обзор)» c. 3-27

Обзор посвящен анализу исследований и разработок, связанных с использованием фокусированного ультразвука для функционального воздействия на рецепторно-нервные структуры. Основное внимание уделено их стимулированию для введения человеку сенсорной информации. Эта область медицинской и физиологической акустики появилась в России в начале 1970-х годов, далее продуктивно развивалась до конца 1980-х, затем, после прекращения финансовой поддержки, стала уделом исследователей-одиночек и пока полновесно не развернулась как в сфере дальнейших исследований, так и в практической реализации. Многие перспективные возможности использования функциональных воздействий фокусированным ультразвуком в медицине и физиологии с давних пор остаются нереализованными, а за последние годы появились новые интересные идеи и подходы. В самое недавнее время сообщалось об осуществляемых в некоторых лабораториях весьма сомнительных проектах, связанных с использованием ультразвука для целенаправленного функционального воздействия на головной мозг человека. В обзоре выделены этапы становления и развития научного направления, связанного с функциональным воздействием фокусированного ультразвука. Активируя импульсами фокусированного ультразвука рецепторно-нервные структуры кожи, можно вызвать все ощущения, с которыми человека связывает кожа в повседневной жизни: тактильные, температурные (тепло и холод), щекотка, зуд, различные виды боли. Стимуляция ушного лабиринта нормально слышащего человека амплитудно-модулированным ультразвуком вызывает слуховые ощущения, характер которых соответствует звуковому модулирующему сигналу (чистые тоны, музыка, речь и др.). Активация фокусированным ультразвуком рецепторно-нервных структур использована для диагностики различных неврологических и кожных заболеваний, а также нарушений слуха. Показано, что активация связана с механическим действием ультразвука, например, за счет радиационной силы, а также с непосредственным действием ультразвуковых колебаний на нервные волокна. Действие радиационной силы перспективно для реализации возможности незрячим и даже слепоглухим людям, используя чувство осязания, воспринимать с помощью вызванных ультразвуком тактильных ощущений выводимую на дисплей текстовую информацию. Обсуждаются применения ультразвука для локального раздражения рецепторно-нервных структур как вполне реальные, уже испытанные в клинике, так и претендующие на сенсацию, едва ли осуществимые в обозримом будущем.

Акустический журнал, 58, 1, c. 3-27 (2012) | Рубрика: 13.01

 

Андронов И.В. «Расчет дифракции на сильно вытянутых телах вращения» c. 28-35

Предложен способ построения приближенных формул для дифракционного поля на поверхности сильно вытянутых тел. Подход основан на высокочастотном асимптотическом разложении, которое строится в предположении того, что поперечная кривизна поверхности тела асимптотически велика. Получены старшие члены разложений дифракционного поля на сфероиде, однополостном и двуполостном гиперболоидах и на узком конусе.

Акустический журнал, 58, 1, c. 28-35 (2012) | Рубрика: 04.03

 

Бобровницкий Ю.И. «Отрицательные масса и упругость» c. 36-40

Введено понятие эквивалентных массы и упругости. Пояснен физический смысл их отрицательных значений и показано, что они не противоречат законам сохранения энергии и импульса. Выведены формулы для вычисления энергии эквивалентных массы и упругости. Сформулированы ограничения на характер их частотных зависимостей. В частности, отмечена невозможность существования отрицательных массы и упругости, не зависящих от частоты.

Акустический журнал, 58, 1, c. 36-40 (2012) | Рубрика: 06.15

 

Маков Ю.Н. «О дисперсионных решениях линейного волнового уравнения для безграничных сред, не обладающих поглощением и дисперсией» c. 41-48

Обсуждается и обосновывается существование неодномерных бездисперсионных и дисперсионных решений "классического" линейного волнового уравнения. Сформированы процедуры нахождения этих двух классов решений и представлены примеры их использования.

Акустический журнал, 58, 1, c. 41-48 (2012) | Рубрика: 04.01

 

Сапожников О.А. «Точное решение уравнения Гельмгольца для квазигауссовского пучка в виде суперпозиции двух источников и стоков с комплексными координатами» c. 49-56

Предложено точное решение уравнения Гельмгольца, описывающее квазигауссовский пучок произвольной ширины. Решение является суперпозицией источников и стоков с комплексными координатами. Показано, что в таком пучке всегда отсутствует компонента, распространяющаяся против основного направления, а при превышении диаметром перетяжки пучка длины волны пучок является направленным и в широком смысле: относительно плоскости перетяжки пучка выполняется условие излучения. Для исследованного пучка найдены выражения для углового спектра и для коэффициентов разложения по сферическим гармоникам.

Акустический журнал, 58, 1, c. 49-56 (2012) | Рубрика: 04.01

 

Буров В.А., Крюков Р.В., Румянцева О.Д., Шмелев А.А. «Проблемы использования нелинейных коллинеарных процессов в акустической томографии третьего порядка» c. 57-79

Рассмотрены акустические процессы генерации третьей гармоники волны за счет нелинейного коллинеарного взаимодействия чисто третьего порядка и двукратного взаимодействия второго порядка. При этом показано, что в томографических схемах, основанных на коллинеарном взаимодействии волн, мешающий сигнал за счет двукратного взаимодействия второго порядка уже на очень малых волновых расстояниях значительно превосходит полезный сигнал, несущий информацию об акустическом нелинейном параметре третьего порядка. Для проверки полученных теоретических результатов численно промоделированы решения уравнения Бюргерса и уравнения римановых волн. Делается вывод, что использование нелинейных эффектов третьего порядка в диагностических целях возможно только в схемах томографии, построенных на неколлинеарном взаимодействии волн.

Акустический журнал, 58, 1, c. 57-79 (2012) | Рубрика: 12.06

 

Дубень А.П., Козубская Т.К., Королёв С.И., Маслов В.П., Миронов А.К., Миронова Д.А., Шахпаронов В.М. «Исследование акустического течения в горле резонатора» c. 80-92

Статья посвящена изучению явления акустического течения в горле резонатора Гельмгольца. Приведенные результаты комплексного исследования на основе данных физического эксперимента и математического моделирования, их сравнительного анализа и сопоставления с теоретическими оценками дают достаточно полное представление о формировании акустического течения и, в частности, позволяют получить качественные и количественные зависимости осредненной продольной составляющей скорости в горле резонатора при различной мощности возбуждающей звуковой волны.

Акустический журнал, 58, 1, c. 80-92 (2012) | Рубрика: 05.09

 

Карзова М.М., Аверьянов М.В., Сапожников О.А., Хохлова В.А. «Механизмы насыщения нелинейных импульсных и периодических сигналов в фокусированных акустических пучках» c. 93-102

На основе численного решения уравнения Хохлова–Заболотской–Кузнецова исследованы акустические поля мощных ультразвуковых излучателей с гауссовской пространственной аподизацией и начальным возбуждением в виде периодической волны или одиночного импульса. Сравнивается влияние нелинейных эффектов на пространственную структуру фокусированных пучков, а также на величины предельно достижимых параметров акустического поля. Показано, что в периодических полях насыщение давления связано, в основном, с эффектом нелинейного поглощения на ударном фронте, а в импульсных – с эффектом нелинейной рефракции. Предельно достижимые значения пикового положительного давления в периодических полях оказались выше, чем аналогичные значения в импульсных акустических полях. Полная энергия пучка периодических волн спадает при удалении от излучателя быстрее, чем энергия импульсного поля, однако концентрируется в значительно меньшей пространственной области в районе фокуса. Эти особенности проявления нелинейных эффектов дают возможность использовать импульсные пучки для более эффективной доставки энергии волны к фокусу, а периодические – для достижения более высоких значений амплитуды давления в фокальной области.

Акустический журнал, 58, 1, c. 93-102 (2012) | Рубрика: 05.11

 

Коробов А.И., Бражкин Ю.А., Ширгина Н.В. «Нелинейные упругие свойства модели одномерной гранулированной неконсолидированной структуры» c. 103-111

Исследованы особенности распространения упругих волн конечной амплитуды в модели одномерной гранулированной неконсолидированной среды. Для моделирования использовалась линейная цепочка из 80 стальных шаров диаметром 6.5 мм, предварительно нагруженная внешней статической силой F. Проведен анализ упругих свойств модели, получены теоретические зависимости коэффициентов упругости 2-го, 3-го, 4-го порядков от силы F. Описана экспериментальная установка. Приведены результаты исследований нелинейных эффектов при распространении акустических волн в цепочке: генерации высших гармоник и образования волн комбинационных частот. В исследуемой цепочки шаров обнаружен структурный фазовый переход от одномерной 1-Д к двумерной 2-Д структуре при изменении силы внешнего поджатия шаров F. Полученные результаты анализируются с использованием теории Герца для контактных взаимодействий.

Акустический журнал, 58, 1, c. 103-111 (2012) | Рубрика: 05.14

 

Руденко О.В., Собисевич А.Л., Собисевич Л.Е., Хедберг К.М., Шамаев Н.В. «Нелинейная модель гранулированной среды, содержащей слои вязкой жидкости и газовые полости» c. 112-120

Излагаются результаты анализа нелинейных колебаний и волн в простой модели зернистой среды, содержащей включения – слои жидкости и газовые поры. Показано, что в такой среде скорость распространения одной из волновых мод мала, а потому велика нелинейность и эффекты взаимодействия выражены сильнее обычного.

Акустический журнал, 58, 1, c. 112-120 (2012) | Рубрика: 05.14

 

Дьяконов Е.А., Волошинов В.Б., Поликарпова Н.В. «Акустооптическое исследование необычных случаев отражения объемных упругих волн в кристалле парателлурита» c. 121-131

Приведены результаты экспериментального исследования распространения и отражения объемных ультразвуковых волн в кристалле парателлурита акустооптическим методом. В ячейке сложной и специально выбранной конфигурации наблюдалось одновременное возбуждение двух акустических волн одним пьезопреобразователем. При отражении от свободной границы кристалла осуществлено максимально эффективное преобразование энергии квазипродольной волны в единственную отраженную квазипоперечную волну с углом сноса акустической энергии 72°. При подобном отражении наблюдалось сжатие волнового пучка в 7 раз. Также осуществлено близкое к обратному отражение волн с углом пространственного разделения падающего и отраженного пучков, равным 8°. Вычислены коэффициенты акустооптического качества среды для произвольных направлений распространения и поляризации взаимодействующих световой и ультразвуковой волн. Указаны возможные применения исследуемых эффектов в акустооптике и акустоэлектронике.

Акустический журнал, 58, 1, c. 121-131 (2012) | Рубрика: 06.17

 

Миронов М.А., Шеломихина И.А., Зозуля О.М., Есипов И.Б. «Медленная кинетика вязкоупругих свойств нефти при низкочастотных сдвиговых колебаниях» c. 132-140

Приведены результаты экспериментов по наблюдению медленной эволюции модулей вязкоупругости тяжелой нефти. Измерения выполнялись непрерывно в течение 72 часов на частотах 0,5; 5 и 50 Гц при разных температурах. Основываясь на больцмановском статистическом подходе к нахождению скорости перехода в равновесное состояние, получено модельное дифференциальное уравнение, описывающее медленную кинетику изменения внутренних параметров среды. Показано, что в отличие от принятой экспоненциальной временной зависимости, медленная кинетика приводит к логарифмической временной зависимости затухания возмущения.

Акустический журнал, 58, 1, c. 132-140 (2012) | Рубрика: 06.10

 

Безответных В.В., Буренин А.В., Моргунов Ю.Н., Стробыкин Д.С. «Особенности применения акустических псевдослучайных сигналов для измерения импульсных откликов на шельфе Японского моря» c. 141-144

Решение актуальных задач звукоподводной связи и навигации для управления подводными объектами во многом зависит от правильного учета гидролого-акустической обстановки в зоне их функционирования. Анализ отечественного и зарубежного опыта в области навигационного обеспечения автономных подводных аппаратов показывает, что технически и экономически целесообразным решением этой задачи является оснащение акватории системой стационарных источников навигационных сигналов с дальностью действия, не меньшей максимального размера акватории. На больших расстояниях и, особенно, в мелком море ключевыми моментами при решении навигационной задачи является правильное определение эффективной скорости звука и времени распространения акустической энергии на каждой из трасс, соединяющих источники с приемником.

Акустический журнал, 58, 1, c. 141-144 (2012) | Рубрика: 07.04

 

Годин O.A. «О возможном использовании акустической реверберации для дистанционного зондирования динамики океана» c. 145-155

Двухточечная корреляционная функция диффузных шумовых полей, создаваемых распределенными случайными источниками звука, содержит ценную информацию о среде распространения, которую удается использовать для осуществления пассивной акустической томографии океана. В ряде практически важных случаев в шумовом поле в океане доминируют вклады отдельных дискретных источников. В настоящей работе теоретически исследуется возможность определения скоростей звука и течения в водной толще путем корреляционной обработки реверберационных сигналов, зарегистрированных на двух вертикальных приемных антеннах. Другими словами, исследуется возможность замены при дистанционном зондировании диффузного шума от большого числа дельта-коррелированных источников рассеянными от неровностей поверхности и дна океана волнами, возбуждаемыми локализованным источником. Вычисление функции корреляции рассеянных волн производится методом малых возмущений. Показано, что корреляционная обработка рассеянных волн открывает возможность измерения акустической невзаимности и восстановления поля скорости течений в жидкости без применения акустических трансиверов.

Акустический журнал, 58, 1, c. 145-155 (2012) | Рубрика: 07.16

 

«Самуил Акивович Рыбак (к 80-летию со дня рождения)» c. 156-157

14 августа 2011 года исполнилось 80 лет Самуилу Акивовичу Рыбаку – выдающемуся физику, внесшему признанный вклад в развитие нелинейной физики, акустики и ряда связанных с ними прикладных направлений. С.А. Рыбак – лауреат Государственной премии РФ в области науки и техники, автор 200 публикаций, изданных у нас и за рубежом. Им получены значительные результаты и области физики нелинейных волн, механики, геофизики, биомедицинской, авиационной и подводной акустики.

Акустический журнал, 58, 1, c. 156-157 (2012) | Рубрика: 03

 

Герасимец Н.Ю. «Авторский указатель к тому 57 за 2011 год» c. 158-162

Акустический журнал, 58, 1, c. 158-162 (2012) | Рубрика: 15.01

 

Герасимец Н.Ю. «Предметный указатель к тому 57 за 2011 год» c. 163-167

Акустический журнал, 58, 1, c. 163-167 (2012) | Рубрика: 15.01

 

Шамаев В.Г. «Реферативный журнал "Акустика"» c. 168

В 2011 г. в ВИНИТИ РАН проведен эксперимент по увеличению наполнения Реферативного журнала "Акустика" . В результате в РЖ "Акустика" за 2012 г. отражено более 10500 (десять тысяч пятьсот) документов. В предшествующий 2011 г. – 1200 (одна тысяча двести). Тем самым показана необходимость активного участия акустического сообщества в подготовке реферативной информации. Приводится список реферируемых периодических источников, насчитывающий более 60 изданий, из которых 28 – русскоязычные.

Акустический журнал, 58, 1, c. 168 (2012) | Рубрика: 02