Богдан О.П., Муравьева О.В., Волков В.В., Подсизерцева М.А. «Сравнительный анализ методик измерения акустического импеданса вязкоупругой среды» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 52 (2019). 106 с.

Задачи измерений акустических характеристик (скорость распространения, акустический импеданс, коэффициент затухания) вязкоупругих сред актуальны в ряде медицинских приложений – при разработке фантомов биологических сред, для медицинской диагностики в качестве диагностических признаков, при создании новых материалов для медицинских изделий, и позволяют оценить их свойства за счет наличия функциональной связи с указанными характеристиками. В работе приведены результаты сравнительного анализа резонансной и волноводной методик измерения акустического импеданса вязкоупругих сред. Резонансная методика оценки импеданса вязкоупругой среды основана на измерении параметров амплитудно-частотных характеристик пьезопластины, последовательно нагруженной на воздух, среду с известным акустическим импедансом (эталонную среду) и исследуемую среду, и пересчете в акустический импеданс с использованием метода электромеханических аналогий (патент на изобретение № 2017125620). Представлены техническая реализация методики, обоснованы требования к размерам и геометрии пьезопластин, выбору рабочих частот и эталонных сред. В основе волноводной методики лежит измерение коэффициентов затухания стержневой волны, возбуждаемой с использованием электромагнитно-акустического преобразователя в тонком стальном стержне (игле), нагруженном на воздух и исследуемую среду. В работе представлены техническая реализация волноводной методики, обоснованы требования к выбору диаметра и материала волновода, рабочих частот и эталонных сред. Методики были использованы для оценки акустических импедансов модельных вязкоупругих жидкостей, представленных набором водных растворов глицерина в различных пропорциях (1:1, 2:1, 1:2, 1:0) с известными акустическими свойствами, а также для растворов неизвестной пропорции по построенным калибровочным графикам. Сравнительный анализ обеих методик показал, что чувствительность резонансной методики составила 0,7 м/(Па•с), волноводной методики – 2,0 м/(Па•с), при этом для резонансной методики чувствительность представляется достаточно равномерной во всем диапазоне измеренных значений акустических импедансов, тогда как чувствительность для резонансной методики имеет нелинейный характер, близкий к логарифмической зависимости, что обусловлено экспоненциальным затуханием стержневой волны. Разработанные методики достаточно просты в реализации и могут быть воспроизведены с помощью несложного лабораторного оборудования, и обладают достаточно высокой точностью. Ключевые слова: акустический импеданс, вязкоупругая среда, эквивалентная электрическая схема, стержневая волна, коэффициент затухания