Ковыркина О.А., Остапенко В.В. «О точности схемы типа MUSCL при расчете разрывных решений» Морской вестник, № 3, с. 105-121 (2005)

Изучается точность центрально-разностной NT-схемы (Nessyahu–Tadmor scheme) при расчете ударных волн, распространяющихся с переменной скоростью. Показано, что эта схема (при построении которой используется MUSCL-реконструкция потоков второго порядка) имеет приблизительно пеpвый поpядок как локальной сходимости в областях влияния удаpных волн, так и интегральной сходимости на интервалах, одна из границ которых находится в области влияния ударной волны. В результате в этих областях локальная точность NT-схемы существенно снижается. Приведены тестовые расчеты, демонстрирующие эти свойства NT-схемы.

Балошин Ю.А., Дамдинов Б.Б. «Фононный кристалл с переменными во времени параметрами его структуры» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 551-555 (2020)

С помощью численного моделирования в данной работе проведено исследование фононного кристалла, в котором акустические характеристики элементов его структуры меняются с частотой, сопоставимой с частотой распространяющегося звука. Показано влияние таких изменений на прохождение волновых пакетов акустических волн различных по форме и начальной фазе. Проводится анализ дисперсионных характеристик такого типа материалов. Кроме этого, было показано, что при определённых условиях фононный кристалл приобретает свойства фазового фильтра.

Першин С.М., Брысев А.П., Гришин М.Я., Бункин А.Ф., Леднев В.Н., Клопотов Р.В. «Оптическая диагностика профиля акустического давления в фокусе ультразвукового пучка в воде» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 63-66 (2020)

Впервые проведена оптическая диагностика профиля акустического давления в воде с перепадом 50 МПа в фокусе ультразвукового пучка (1.8 МГц). Пучок лазера (10 нс, 527 нм) фокусировали в перетяжку УЗ пучка под 90°. Рассеянные назад фотоны анализировали спектрометром. Профиль давления зондировали при увеличении задержки лазерных импульсов относительно УЗ импульсов. Установлено, что деформация полосы валентных колебаний О-Н в спектре комбинационного рассеяния света и амплитуды упругого рассеяния хорошо отражают профиль давления, непосредственно измеренный PVDF-гидрофоном. Полученные результаты могут служить основой нового метода дистанционного обнаружения процессов сжатия-растяжения в воде.

Чернов Н.Н., Вареникова А.Ю., Лагута М.В. «Разработка вычислительного алгоритма визуализации внутренних структур биообъекта на основе построения картины распределения акустического нелинейного параметра» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 83-86 (2020)

Рассматривается вычислительный алгоритм визуализации внутренних структур биотканей. Разрабатываемый алгоритм построен на процессе восстановления акустического нелинейного параметра, характеризующего структуру исследуемого объекта. Представлены физико-математические модели получения значения акустического нелинейного параметра в отдельно взятой точке и в плоском сечении биологического объекта путем измерения амплитудных характеристик высших гармоник прошедшей акустической волны. Получение проекционных данных осуществляется с помощью преобразования Радона с учетом специфики используемого акустического нелинейного параметра. Получены выражение для акустической проекции и уравнения, описывающие взаимосвязь между подвижной и неподвижной системами координат. Все этапы процесса визуализации последовательно отражены в блок-схеме вычислительного алгоритма, реализованного в пакетах прикладных сред математического моделирования.

Кустов А.И., Деркачев И.С., Мигель И.А. «Определение электрических характеристик пьезокерамики АМД-методами.» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 157-162 (2020)

Представлен алгоритм оценки физических параметров полученных по технологии спекания пьезокерамик. Задача быстрого и надежного контроля свойств таких материалов, безусловно, актуальна. Для её успешного решения предложено использовать новое исследовательское направление – акустомикроскопическую дефектоскопию. Суть этого направления в получении акустических изображений структуры приповерхностных слоев твердотельных материалов, а также в экспрессном измерении ряда их акустических характеристик. На основании экспериментальных результатов было предложено рассчитывать значения электрических характеристик по набору акустических. По результатам локальных измерений скоростей акустических волн и уровней их затухания оптимизированы процессы обработки керамик. Для получения экстремальных значений параметров применены методы решения оптимизационных задач.

Петросян С.А., Николаев Д.А., Цысарь С.А., Свет В.Д., Сапожников О.А. «Звуковидение в жидкости с приемом эхо-импульсных сигналов посредством многоканального волновода и зеркально-линзовой акустической системы.» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 179-185 (2020)

Предложен метод получения акустического изображения объектов в жидкости с помощью двумерной приёмной решетки в комбинации с зеркально-линзовой акустической системой, регистрирующей эхо-импульсные сигналы. Отличительной особенностью разработанного метода по сравнению с традиционными подходами является возможность звуковидения в агрессивной жидкой среде за счёт того, что приёмные элементы находятся на значительном удалении от неё. Исследуемый объект облучается акустическими импульсами от погружённого в жидкость источника. Для эффективного улавливания возникающих эхо-сигналов используется акустическая линза, расположенная около исследуемого объекта так, чтобы он находился вблизи фокуса. После прохождения через линзу эхо-импульсы отражаются от плоского зеркала и посылаются на вторую линзу, которая направляет акустические сигналы на входной торец многоканального волновода. Указанный волновод представляет собой набор металлических стрежней, расположенных параллельно друг другу и объединённых в пучок. Каждый стержень является независимым волноводом, позволяющим с малыми потерями передавать попадающие на его вход акустические сигналы. Выход волноводной системы находится вне жидкости, где производится регистрация акустических сигналов с помощью сопряжённой с торцами стержней матрицы пьезоприёмников. В работе представлены как результаты моделирования, так и экспериментальные изображения, полученные в воде с помощью созданного звуковизора.

Кустов А.И., Деркачев И.С., Мигель И.А. «Акустомикроскопические исследования упруго-механических параметров сталей после внешних воздействий» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 430-435 (2020)

Представлены результаты акустомикроскопических исследований упруго-механических параметров сталей. Проведен анализ физических свойств подповерхностных слоев металлических материалов и исследовано влияние деформационных воздействий на них. Показано, что конкретные значения упруго-механических параметров определяются видом и уровнем внешних воздействий – механических, термических, диффузионных. На наш взгляд, задача оценки физических параметров металлических материалов эффективна с применением новых методов исследования. В работе применены методы акустомикроскопической дефектоскопии (или АМД-методы). С их помощью определены упругие модули сталей, их степени деформации, рассчитана толщина слоев с измененными свойствами, степень анизотропности.

Гринек А.В., Бойчук И.П., Кондратьев С.И., Руденко В.В. «Экспериментальные акустические исследования винтов малого масштаба» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 578-584 (2020)

Рассматривается потенциал мелкомасштабных экспериментов для имитации акустики крупномасштабных изолированных и соосных противовращающихся винтов. Модель экспериментального ротора была основана на дизайне F7/A7, разработанном компанией General Electric. Винты диаметром 160 мм были изготовлены путем 3D печати и приводились в действие бесколлекторными двигателями постоянного тока. Исследования проводились на частоте вращения до 8500 об/мин. Акустические измерения дальнего поля выполнялись в шумозаглушенной безэховой камере. В тестах было зафиксировано тональное и широкополосное содержание шума изолированных винтов. Ключевые слова: изолированные винты, шумозаглушенная камера, акустические измерения дальнего поля.

Дугаров Г.А., Дучков А.А., Манаков А.Ю. «Экспериментальное изучение акустических свойств угольных образцов, содержащих гидрат метана» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 615-620 (2020)

Газогидраты широко распространены в природе. В ресурсном аспекте наибольший интерес представляют природные гидраты в высокопроницаемых песчаных породах, из-за чего гидратонасыщенные пески исследуются интенсивно. Значительно менее изучены другие классы гидратосодержащих пород. Так, ранее была выдвинута гипотеза о возможном наличии газовых гидратов в угольных месторождениях, однако лишь недавно возможность образования газогидратов при наличии связанной воды в углях была доказана экспериментально. В работе рассматриваются результаты серии экспериментов по изучению акустических свойств угольных образцов, содержащих гидрат метана. Была выявлена температурная зависимость скоростей продольных и поперечных волн. Приведены результаты экспериментов по изучению влияния на эту зависимость гидратонасыщения. Ключевые слова: газовые гидраты, гидрат метана, гидратосодержащие среды, акустические свойства, скорости, угольные образцы.

Дугаров Г.А., Колесников Ю.И., Федин К.В., Орлов Ю.А. «Акустические измерения на искусственных трещиноватых образцах, изготовленных по FDM технологии 3D-печати» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 621-626 (2020)

Рассматриваются результаты акустических измерений на искусственных образцах, содержащих систему ориентированных дискообразных включений, моделирующих трещиноватую среду. Эффективной моделью для таких сред является модель с трансверсально-изотропной системой симметрии при условии изотропности вмещающей среды. Для изготовления образцов используется технология 3D-печати FDM расплавленной нитью пластика. Результаты проведенных акустических измерений показали возникновение анизотропии вмещающей среды за счет горизонтального переслаивания нитей пластика. Также при реализации внутренних пустот по этой технологии в образцах возникают неоднородности за счет большего спекания нитей пластика вокруг пустот. Также было показано, что использование технологии SLA (печать из жидкого фотополимера) потенциально позволяет избежать указанных эффектов, но требует отработки методики печати образцов с включениями. Акустическое просвечивание образца без включений, изготовленного по этой методике, показало его изотропность. Ключевые слова: 3D-печать, искусственные образцы, трещиноватая среда, акустические свойства, скорости, экспериментальные измерения.

Андреев В.Г., Вдовин В.А., Глазунов П.С., Васильев А.Б., Пинаев Ю.В., Хорин И.А., Черепенин В.А. «Измерение проводимости ультратонких пленок платины в СВЧ-диапазоне» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 495, № 1, с. 78-83 (2020)

Представлены результаты измерений коэффициентов отражения и пропускания пленок платины толщиной 1–30 нм, изготовленных на кварцевых подложках методом магнетронного распыления. Измерения проводились в прямоугольном волноводе на частотах 9–11 ГГц. При падении волны на пленку Pt со стороны кварцевой подложки (Q–Pt-ориентация) отмечено увеличение максимального значения коэффициента поглощения (A_max=0.45), а также наличие явно выраженного минимума коэффициента отражения ((R_min=0.23) при толщине пленки 3 нм. Для пленок толщиной менее 10 нм измеренные значения вполне соответствуют модельной зависимости удельной проводимости от толщины. Расчеты удельной проводимости пленок Pt от толщины проведены с использованием приближенных граничных условий и измеренных значений коэффициента отражения.

Звягин А.В., Садыгова Н.Э. «Колебания мембраны на границе потока жидкости» Прикладная физика и математика, № 6, с. 3-7 (2020)

В данной работе рассматривается задача совместных колебаний мембраны и движущейся жидкости. Мембрана является частью границы потока жидкости. Считается, что жидкость является идеальной, несжимаемой, а течение – потенциальным. Система уравнений задачи состоит из уравнения Лапласа для потенциала скоростей жидкости, уравнения колебаний мембраны и связывающих их граничных условий. Потенциал жидкости ищется в форме действительной части аналитической функции – интеграла типа Коши. Учитывая граничные условия задачи, с помощью формул Сохоцкого–Племеля, получено интегро-дифференциальное уравнение колебаний мембраны на границе жидкости. Решение полученного уравнения ищется в форме установившихся колебаний. Методом последовательных приближений удается найти частоты собственных колебаний системы «мембрана–жидкость» с любой заданной точностью. Разработанный метод позволяет исследовать зависимость частоты колебаний от основных параметров задачи – плотности и скорости жидкости, упругих характеристик мембраны. В рассматриваемой задаче амплитуды колебаний возрастают во времени. Это означает, что в линейном приближении система неустойчива. Ключевые слова: колебания мембраны, частота собственных колебаний, потенциал скорости, идеальная жидкость, интеграл типа Коши, формула Сохоцкого–Племеля.

Гуров И.П., Жиганов П.Г., Озерский А.М. «Анализ акустических сигналов на основе метода фильтрации Калмана» Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2, № 2, с. 200-206 (2002)

Рассматриваются особенности динамической обработки стохастических сигналов с использованием дискретных фильтров Калмана первого и второго порядка. Показана необходимость наличия адекватной априорной информации для эффективного анализа акустических сигналов. Даны примеры обработки акустических сигналов фильтрами Калмана первого и второго порядка.

Ткачев А.Л. «Классификация акустических датчиков» Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 7, № 3, с. 328-332 (2007)

Приведена общая классификация акустических датчиков и их технические характеристики.

Михеев М.В., Дейнека И.Г., Плотников М.Ю., Алейник А.С., Шуклин Ф.А. «Частотная и фазовая синхронизация сигналов с массива оптоволоконных гидроакустических датчиков» Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 18, № 6, с. 968-975 (2018)

Предмет исследования. Рассмотрена проблема синхронизации сигналов в массивах оптоволоконных гидроакустических датчиков. Показано, что одним из наиболее важных факторов, влияющих на работу датчиков, является уровень собственного шума. Определен допустимый уровень фазового шума, возникающего вследствие работы системы синхронизации. Рассмотрены основные методы синхронизации, проанализирован уровень фазового шума в случае их использования. Метод. Для решения задачи синхронизации сигналов использован метод передискретизации сигналов. Возможность его использования оценивалась средствами математического моделирования в среде MATLAB. Показано, что добавление отсчетов в исследуемый сигнал приводит к значительному росту фазовых искажений. Основные результаты. Выполнена численная оценка воздействия нестабильности частоты тактового генератора на временное расхождение сигналов в случае отсутствия системы синхронизации. При отклонении тактовых частот генераторов на ±2·10^–5 расхождение достигает одной секунды через семь часов работы. Было показано, что при добавлении восьми отсчетов в секунду в синхронизируемый сигнал спектральные искажения достигают порядка 100 мкрад/Гц^1/2. Предложен аппаратный метод синхронизации, позволяющий увеличить точность синхронизации без искажения спектральной и фазовой характеристик сигнала, реализуемый путем подстройки частот локальных генераторов тактовой частоты с использованием обратной связи. Практическая значимость. Предложены два метода синхронизации, позволяющие с использованием интерфейса Ethernet, согласно стандарту IEEE 802.3, синхронизировать систему датчиков. Аналитически и экспериментально оценена величина фазового дрожания между различными каналами измерительной системы. Методы могут быть использованы в других системах, требующих синхронизации узлов с сохранением масштабируемости и гибкости всей системы.

Глухов А.А. «Сравнение алгоритмов формирования диаграмм направленности микрофонных решеток в среде MATLAB» Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 20, № 3, с. 455-460 (2020)

Предмет исследования. Рассмотрены основные количественные характеристики микрофонных решеток и применяемые при их исследовании алгоритмы формирования диаграмм направленности акустических сигналов (beamforming). Методы. Исследованы основные характеристики, способы вычисления и оценки. Проанализированы наиболее распространенные алгоритмы формирования диаграмм направленности: лучеформирования на базе задержки и суммирования (DAS), минимума дисперсии при неискаженном отклике (MVDR), Фроста или наименьшей дисперсии с линейными ограничениями (LCMV), подавления боковых лепестков (GSC). Расчеты и сравнительный анализ алгоритмов выполнены в среде моделирования MATLAB. Получены количественные характеристики: отношение сигнал-шум; отношение сигнал-интерференция-шум; индекс направленности; характеристики направленности; разрешающая способность. Основные результаты. Представлены результаты сравнения алгоритмов на примере линейной микрофонной решетки. Наиболее удовлетворительные результаты получены с использованием алгоритма LCMV. Результаты моделирования необходимо уточнять в реальных экспериментах.

Малетин А.Н., Фоминов И.В., Хатанзейская М.А., Ключников А.И. «Методика численно-аналитического расчёта параметров демпфирующего звена маятникового акселерометра, функционирующего в режиме автоколебаний» Авиакосмическое приборостроение, 24, № 11, с. 10-19 (2020)

Предложена методика численно-аналитического расчёта параметров фильтра низких частот маятникового акселерометра, функционирующего в режиме автоколебаний. Проведены расчёты демпфирующих звеньев первого и второго порядка акселерометра, функционирующего в режиме автоколебаний, позволяющих минимизировать шумовые составляющие погрешности измерения и времени переходного процесса. Показано, что фильтр второго порядка обеспечивает наилучшее быстродействие.

Кашин Я.М., Кириллов Г.А., Сидоренко В.С., Шкода В.В., Шаршак А.А. «Индукционно-акустический кабелеискатель» Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 4: Естественно-математические и технические науки, № 2, с. 85-91 (2020)

Рассмотрена сущность индукционно-акустического метода определения места повреждения кабеля. Разработана конструкция устройства для его реализации. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения мест повреждения в силовых кабелях. Технический результат: повышение точности определения мест однофазного замыкания фазы на оболочку силового кабеля при больших переходных сопротивлениях в месте замыкания. Сущность: индукционно-акустический кабелеискатель содержит переключатель, первый, второй и третий усилители, первый и второй транзисторные ключи, управляющие статическим триггером с двумя устойчивыми состояниями, транзисторный импульсный ключ, ко входу которого подключен выход статического триггера, и гнезда для головных телефонов, установленные в одном корпусе, индукционный и акустический выносные датчики, головные телефоны. Выход третьего усилителя выполнен с возможностью подключения к головным телефонам через гнезда. Переключатель выполнен с первым и вторым входами и первым, вторым и третьим выходами Транзисторный импульсный ключ выполнен с первым и вторым входами и первым и вторым выходами. В корпусе кабелеискателя дополнительно установлены задающий генератор с регулируемой частотой посылки импульсов, выход которого подключен ко второму входу транзисторного импульсного ключа, измеритель расстояния до места повреждения цифровой, вход которого подключен к первому выходу транзисторного импульсного ключа, и измеритель времени цифровой, вход которого подключен ко второму выходу транзисторного импульсного ключа, блок сброса показаний с кнопкой «Сброс», первым и вторым выходами. Измеритель времени цифровой содержит цифровой индикатор времени, который подключен к первому выходу блока сброса показаний. Измеритель расстояния до места повреждения цифровой содержит цифровой индикатор расстояния, который подключен ко второму выходу блока сброса показаний. При этом вход третьего усилителя подключен ко второму выходу переключателя, который выполнен с возможностью поочередного подключения входа третьего усилителя к выходу индукционного выносного датчика, подключенного к первому выходу переключателя, и к выходу акустического выносного датчика, подключенного ко второму выходу переключателя. Вход первого усилителя подключен к первому выходу переключателя, а вход второго усилителя подключен к третьему выходу переключателя.

Катин В.Д., Долгов Р.В., Ахтямов М.Х., Косыгин В.Ю. «Экспериментальные исследования экологичности работы дутьевых горелок трубчатых печей и разработка математических моделей уровней шума и концентраций оксидов азота» Безопасность жизнедеятельности, № 10, с. 42-46 (2019)

Приведены результаты экспериментальных исследований влияния степени крутки воздуха в дутьевых газовых горелках на концентрацию оксидов азота и уровень создаваемого шума при их работе. Разработаны математические модели выбросов оксидов азота и уровней шума в зависимости от степени крутки воздушного потока. Показано, что с увеличением параметра крутки воздуха возрастают уровни звукового давления и концентрации оксидов азота при эксплуатации дутьевых горелок на нефтезаводских печах. Приведены экологические преимущества горелочных устройств типа ГП-2 как малошумных, так и малотоксичных горелок из числа исследованных. Разработаны рекомендации по повышению экологической безопасности работы дутьевых горелок на трубчатых печах.