Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

05.08 Параметрические антенны, рассеяние звука на звуке

 

Красненко Н.П., Раков Д.С., Раков А.С. «Характеристики звуковых волн, генерируемых ультразвуковым параметрическим излучателем» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 70-71 (2019). 106 с.

Приводятся результаты исследования характеристик звуковых волн, генерируемых ультразвуковым параметрическим излучателем, на небольших приземных трассах их распространения. Описана методика проведения экспериментальных исследований. Эксперименты проводились на 110 элементной ультразвуковой параметрической антенной решетке, работающей на частоте накачки 40 кГц. Особенность конструкции данной решетки заключается в том, что возможно генерирование разностной частоты за счет использования особенностей конструкции антенны (два излучающих контура), либо за счет генерирования амплитудно-модулированного сигнала. Рассматриваются измеренные диаграммы направленности излучения и осевые уровни звукового давления разностной частоты. Проводится сравнение с теоретическими расчетами. Ключевые слова: параметрический излучатель, частота накачки, разностная частота, трасса распространения, антенная решетка

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 70-71 (2019). 106 с. | Рубрика: 05.08

 

Гаврилов А.М. «Влияние эффектов самовоздействия на пространственную структуру поля волны разностной частоты нелинейного излучателя» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 73-74 (2019). 106 с.

Предпринята попытка экспериментального наблюдения влияния эффектов самовоздействия в волновом акустическом пучке на процесс формирования поля волны разностной частоты в нелинейном излучателе с бигармонической накачкой. Результаты исследования представляют интерес при использовании нелинейного излучателя для решения измерительных задач, реализуемых как в лабораторных, так и в натурных условиях. Эффекты самовоздействия обусловлены процессами нагрева среды (тепловое самовоздействие) звуковой волной и возникновения потоков (акустических течений), которые приводят к дефокусировке пучка, распространяющегося в воде. Предложена и реализована методика выделения вклада эффектов самовоздействия на фоне амплитудно-зависимых процессов генерации волнами накачки гармоник и волн комбинационных частот. В основу методики положена зависимость эффектов самовоздействия от средней акустической мощности волн накачки. В работе использован пьезокерамический плоский излучатель диаметром 20 мм с частотой толщинного резонанса 2 МГц, нагруженный на воду. В качестве параметров, влияющих на интенсивность эффектов самовоздействия, использованы скважность излучаемого импульсного сигнала накачки Q=TCG/τ, длительность импульсов τ при постоянной частоте следования и период следования (TCG) при постоянной длительности излучаемых импульсов. Напряжение накачки на излучателе поддерживалось постоянным. Показано, что снижение скважности излучаемых радиоимпульсов накачки с 20 до 1 способно изменить поведение осевых распределений амплитуды волны разностной частоты под действием эффектов самовоздействия. Усиление эффектов самовоздействия посредством снижения скважности привело к существенному росту крутизны спадающего участка осевого распределения амплитуды. Такое поведение подтверждает наличие дефокусирующего влияния эффектов самовоздействия, вклад которых требует учета при решении практических задач. Ключевые слова: нелинейный излучатель, волна разностной частоты, эффекты самовоздействия, акустические течения, волна накачки

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 73-74 (2019). 106 с. | Рубрика: 05.08

 

Гаврилов А.М. «Зависимость пространственной структуры поля волны разностной частоты от амплитудных соотношений в спектре накачки» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 74 (2019). 106 с.

Работа посвящена вопросам экспериментального изучения влияния амплитудных соотношений в спектре накачки нелинейного акустического излучателя на пространственную структуру поля волны разностной частоты. В качестве рабочих моделей рассмотрены наиболее часто используемые нелинейные излучатели с бигармонической и амплитудно-модулированной (трехчастотной) накачкой с симметричным амплитудным спектром. Результаты исследования представляют интерес при использовании нелинейного излучателя для решения различных измерительных задач. В известных теоретических моделях нелинейного излучателя не рассматривается зависимость процессов генерации волны разностной частоты от количества и соотношения амплитуд Фурье-компонент в спектре волны накачки. Однако изменение амплитудных соотношений в спектре накачки непосредственно влияет на амплитудно-зависимые процессы генерации и формирования поля волн разностной частоты, суммарной частоты и гармоник. Следует ожидать изменение пространственных характеристик поля волны разностной частоты, что усложняет решение ряда практических задач. Предложена методика наблюдения за изменениями поля волны разностной частоты, происходящими в процессе смены амплитудных соотношений в спектре накачки. В работе использован пьезокерамический плоский излучатель диаметром 20 мм, работающий в воде, с частотой толщинного резонанса 2 МГц. Частоты накачки выбирались в окрестности резонансной частоты излучателя. Скважность импульсов излучения выбиралась достаточно большой (Q=TCG/τ ≥20), чтобы исключить влияние на результаты измерений эффектов самовоздействия. Для нелинейного излучателя с бигармонической накачкой в широких пределах изменялась амплитуда результирующего колебания. В случае амплитудно-модулированной накачки изменялся коэффициент модуляции при сохранении наибольшего мгновенного значения сигнала накачки, а также – при сохранении неизменных амплитуд боковых компонент спектра. На примере осевых распределений амплитуды волны разностной частоты показано, что крутизна спадающего участка характеристики существенно зависит как от наибольшего мгновенного значения сигнала накачки, так и от количества Фурье компонент в ее спектре. Отмечаемая изменчивость пространственной структуры поля нелинейного излучателя требует своего учета для снижения ошибок при реализации практических задач. Ключевые слова: нелинейный излучатель, волна разностной частоты, бигармоническая волна накачки, амплитудно-модулированная волна

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 74 (2019). 106 с. | Рубрика: 05.08

 

Новик А.А., Вьюгинова А.А. «Исследование параметров ультразвуковых волноводов-излучателей для газовых сред с различными рабочими частотами» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 81 (2019). 106 с.

С использованием энергии ультразвука можно осуществлять целый ряд технологических процессов, происходящих в газообразной среде. Наиболее востребованными среди известных технологий являются коагуляция, сушка, гашение пены. При этом необходимость излучения ультразвуковых колебаний в воздух сопряжена с дополнительными сложностями, связанными с тем, что газовые среды имеют низкий акустический импеданс и высокий коэффициент поглощения ультразвука. Для решения задачи излучения мощных ультразвуковых колебаний в газовую среду применяются специализированные волноводы-излучатели в виде диска переменной толщины. Использование таких конструкций обеспечивает эффективный режим излучения и позволяет реализовывать указанные ультразвуковые технологии. До настоящего момента рассматривались такие волноводы-излучатели с рабочими частотами близкими к 20кГц. В данной работе рассматриваются волноводы-излучатели в виде дисков переменной толщины, колеблющиеся в изгибной моде, с рабочими частотами 22 и 44 кГц, анализируются частотные свойства и параметры таких колебательных систем, исследуются и оптимизируются моды колебаний. Ключевые слова: ультразвук, волновод, излучатель, изгибная мода, диск.

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 81 (2019). 106 с. | Рубрика: 05.08