Фролов В.Э., Яицков И.А. «Экспериментальные исследования шума и вибрации на участках обкатки двигателей внутреннего сгорания и тяговых электродвигателей машиностроительных предприятий» Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 3, с. 271-278 (2021)

Приведены результаты экспериментальных исследований виброакустических характеристик двигателей внутреннего сгорания и тяговых электродвигателей, создаваемых ими на участках обкатки машиностроительных предприятий. Это позволяет определить спектральный состав шума и вибраций и предложить инженерно-технические мероприятия по доведению виброакустических характеристик до санитарных норм.

Нумалов А.С., Преснов Д.А., Жостков Р.А. «Изучение ошибки измерений в методе микросейсмического зондирования» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, с. 2050801_-1-2050801_-6 (2020)

Приведены результаты натурных экспериментальных работ по микросейсмическому зондированию Быстрянской площади Минусинской впадины с использованием автономных приёмников. Обработаны полевые материалы, построен глубинный разрез по методу микросейсмического зондирования. Полученный разрез был проинтерпретирован. Была изучена зависимость ошибки метода от числа длины записи. Описана процедура расчета зависимости этой статистической ошибки. Впервые проверена модификация автоматической отбраковки данных микросейсмического зондирования. Разработан и описан алгоритм, улучшающий качество обработанных данных. Проведено сравнение результатов, получаемых по старому и новому алгоритмам. Объяснены различия итоговых разрезов. Проведено сравнение и оценка распределения статистической ошибки на разрезе по обоим алгоритмам. Оценена перспективность метода для поиска месторождений газа. Предложена методика, значительно ускоряющая проведение полевых работ.

Хитерхеева Н.С., Дамдинов Б.Б. «Использование ультразвуковых концентраторов резонансной длины в нанотехнологии» Вестник Бурятского государственного университета. Выпуск: Химия, Физика, № 2-3, с. 104-112 (2018)

Исследованы возможности повышения эффективности ультразвуковых колебаний. Приводится методика определения резонансной длины цилиндрического концентратора. Метод основан на решении волнового уравнения с помощью теории и функции комплексного переменного. Правильный выбор формы и размеров концентратора приводят к увеличению области кавитации. Правильность расчетов подтверждена экспериментом.

Гибин И.С., Котляр П.Е. «Оптико-акустические приёмники ИК- и ТГц-излучения с нанооптоэлектромеханическими элементами на основе однослойного графена» Автометрия, 57, № 1, с. 57-67 (2021)

Приведён аналитический обзор оптико-акустических приёмников (ОАП), основанных на ячейках Голея, применительно к использованию в инфракрасном (ИК) и терагерцовом (ТГц) диапазонах излучения. Представлена история появления и развития ОАП с первых работ Белла, Хейса, Голея и до настоящего времени. Отмечены преимущества ОАП, заключающиеся в постоянной и высокой чувствительности в широкой области спектра и наивысшей среди тепловых приёмников обнаружительной способности. Рассмотрены основные характеристики мембран - главных элементов ОАП, проанализированы физические свойства графена как наиболее предпочтительного материала для мембран. Предложены три конструктивные группы ОАП: одиночные ячейки с оптическим считыванием информации и конденсаторным микрофоном, селективные приёмники с газовым наполнением камер и матричные приёмники. Даны оценки, показывающие, что применение мембран из SLG-графенов позволяет создать приёмники ИК- и ТГЦ-излучения с ячейками порядка десятков микрон с предельно высокой чувствительностью. Предложена новая конструктивная схема матричных терагерцовых оптико-акустических приёмников с применением мембран из гексатриграфена (С)₆₃₍₆₎, обладающих рекордными характеристиками.

Малыхин А.Ю., Скрылёв А.В., Панич А.А. «Терапевтический фокусирующий ультразвуковой преобразователь» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 6, с. 213-221 (2020)

Настоящее исследование выполнено на стыке двух направлений: инженерно-технологического и биомедицинского, в результате которого разработан терапевтический фокусирующий ультразвуковой преобразователь, предназначенный для выявления и неинвазивного лечения новообразований. Принцип действия заключается в излучении ультразвуковых колебаний высокой интенсивности в пятно фокуса (High Intensity Focused Ultrasound – HIFU). Это позволяет точечно воздействовать на выбранные области и проводить абляцию воспалённых, либо чужеродных тканей без открытого хирургического вмешательства. На основе характеристик пьезокерамических материалов, выпускаемых в НТБ «Пьезоприбор» выполнено математическое моделирование HIFU-преобразователя. Основу составляет пьезокерамический элемент, выполненный в форме тонкостенного сегмента сферы с центральным отверстием, изготовленный из пьезоматериала П П-35. Центральное отверстие диаметром 41,4 мм предназначено для датчика визуализации, выполняющего роль «наводчика» сфокусированного ультразвукового пучка. Принцип работы преобразователя заключается в следующем: фокусное пятно с максимальным акустическим давлением находится в области, захватываемой УЗИ-совместимым датчиком. Изображение передаётся на монитор, после чего принимается решение на какие области и с какой интенсивностью воздействовать ультразвуковым преобразователем. Изучены амплитудно-частотные характеристики преобразователя. Получены зависимости активной проводимости от частоты в свободном и нагруженном на воду состояниях. Измерены уровни акустического давления в пятне фокуса. Построены диаграммы распределения интенсивности излучения в плоскости и в трехмерном пространстве, проведены работы по воздействию ультразвукового преобразователя на различные органические материалы и ткани: органическое стекло толщиной 10 мм, мышечная ткань курицы. Получены зависимости силы воздействия от подводимой к преобразователю мощности, а также частоты задающего сигнала. Экспериментально показана возможность использования преобразователя в составе комплекса HIFU-терапии. Сформулированы выводы о перспективах использования одноэлементных фокусирующих ультразвуковых преобразователей и многоэлементных с распределённым пятном фокуса.

Бабкин В.И., Гулин А.И., Смагин А.Е., Галиев А.Л., Сухинец Ж.А. «Самонастраивающийся измеритель температуры газа ГТД на струйно-акустических датчиках» Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, № 11, с. 35-43 (2020)

Ррассматриваются методы и средства измерения температуры в газотурбинных двигателях. Предложена схема самонастраивающегося измерителя температуры, состоящая из двух каналов, содержащих струйные генераторы, пьезоэлектрические преобразователи и адаптивные селекторы для выделения информативной первой гармоники. Сигнал с датчиков корректируется схемой самонастройки, которая позволяет вычислить модельное значение температуры по косвенным параметрам. При разработке схемы использовался программный продукт Matlab Simulink, функционал которого позволил получить модель переходного процесса разработанной схемы. Представлены разработанный алгоритм работы самонастраивающегося измерителя температуры газа газотурбинного двигателя на струйно-акустических датчиках и результаты компьютерного моделирования, подтверждающие повышение быстродействия до 0,007 с. Ключевые слова: газотурбинный двигатель, самонастраивающийся измеритель, струйно-акустический датчик, температура.

Сухинец Ж.А., Галиев А.Л., Валямова О.О., Гулин А.И. «Интеллектуальное дифференциальное устройство измерения расхода газа акустическими мультивибраторами» Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, № 3, с. 16-22 (2021)

Рассмотрен подход к увеличению надежности и быстродействия измерения расхода газа интеллектуальным расходомером на базе акустических мультивибраторов (АМ). Проведен анализ факторов, вызывающих погрешности измерения при эксплуатации расходомеров в различных условиях. Основная погрешность имеет место в нормальных условиях эксплуатации средства измерения. При отклонении условий эксплуатации от нормальных возникает дополнительная погрешность. На практике наиболее распространенной причиной возникновения дополнительной погрешности является изменение температуры измеряемой среды. Также недостатком известных расходомеров на базе АМ является потеря работоспособности при выходе из строя одного из измерительных каналов. Предложена схема дифференциального расходомера газа, которая позволяет устранить дополнительную погрешность из-за изменения параметров измеряемой среды. Устройство включает в себя два канала измерения и блок обработки информации. Каждый канал измерения содержит АМ, пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП) для преобразования акустического сигнала в электрический и усилитель. Усилитель на специализированной микросхеме MH2XA010-05 для обработки сигналов акустических датчиков с пьезоэлемента решает задачи цифровой обработки сигнала, измеренного интеллектуальным датчиком. Блок обработки информации содержит схему вычитания частот и логические элементы, с которых сигнал поступает на выход прибора в случае отказа одного из измерительных каналов, сохраняя работоспособность расходомера при выходе из строя одного из каналов измерения. Ключевые слова: расход газа, струйный генератор, интеллектуальный датчик, дифференциальная схема измерения, акустический мультивибратор.

Волков С.Ю., Богданов С.Р., Здоровеннова Г.Э., Тержевик А.Ю., Здоровеннов Р.Э., Пальшин Н.И., Ефремова Т.В., Кириллин Г.Б. «Метод оценки параметров анизотропии мелкомасштабной турбулентности по данным акустических профилографов» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 14, № 1, с. 86-96 (2021)

Акустические допплеровские профилографы течений широко используются для построения вертикальных профилей скорости. В последние годы эти приборы применяются также для оценок скорости ε диссипации энергии, на основе анализа продольных структурных функций. Применимость этих оценок, однако, остается спорной, поскольку расчет осуществляется в рамках предположения о локальной однородности и изотропности мелкомасштабных пульсаций и с использованием канонических значений констант Колмогорова. Однако во многих случаях, как показывают экспериментальные исследования и прямые численные расчеты, эти константы существенно варьируются, что приводит к ошибкам в определении ε, которые могут превышать 50%. В работе представлен метод, позволяющий произвести оценку параметров анизотропии непосредственно по анализу всех лучевых компонент скорости. Его суть заключается в использовании обобщенных (4-точечных) структурных функций и учете межлучевых корреляций скорости. Получено, в частности, явное выражение для поперечной структурной функции, что позволяет осуществить непосредственную проверку «закона 4/3». Апробация метода осуществлена на основе обработки данных, полученных при изучении турбулентности в конвективно-перемешанном слое покрытых льдом озер (Онежское и Вендюрское).

Мансфельд А.Д., Волков Г.П., Беляев Р.В., Санин А.Г., Громов П.Р., Климкина Н.Е. «Особенности измерения скорости потока газа в трубах ультразвуковым корреляционным методом» Акустический журнал, 67, № 2, с. 203-209 (2021)

Предложена методика измерения расхода газа, основанная на ультразвуковом зондировании турбулентного потока в трубе с последующей взаимно корреляционной обработкой сигналов, прошедших через поток в двух сечениях трубы. Показано, что информация о скорости вихрей выделяется из центра трубы, благодаря фокусировке ультразвука стенкой трубы. Измерены скорости движения вихрей с помощью ультразвукового расходомера и одновременно двух разнесенных термоанемометров. На основе корреляционных измерений времени задержки показано, что скорость движения вихрей меньше максимальной скорости потока в центре, измеренной с помощью трубки Пито–Прандтля. По данным скорости вихрей продемонстрирована возможность измерения объемного расхода газа. DOI: 10.31857/S0320791921020040

Смотрова С.А., Иванов В.И., Смотров А.В., Кускова А.Н., Мантрова Ю.В. «Определение рабочего диапазона чувствительности люминесцентного смарт-покрытия по результатам ультразвуковых измерений параметров ударных повреждений» Контроль. Диагностика, 23, № 9, с. 26-33 (2020)

На основе анализа литературных данных, результатов испытаний на удар и ультразвукового контроля образцов полимерных композиционных материалов (ПКМ), представляющих собой пластины, выявлены зависимости размеров повреждений поверхности от энергии ударов. Показано, что при энергии воздействия в диапазоне 10–45 Дж образуются повреждения с линейными размерами 25–70 мм. Отмечена разница размеров повреждений на поверхностях образцов стекло- и углепластиков. Определен допустимый диапазон чувствительности люминесцентного смарт-покрытия, разрабатываемого для обнаружения малозаметных ударных повреждений на авиаконструкциях из ПКМ, который составил 10–20 Дж.

Суркаев А.Л., Муха Ю.П. «Методика измерения давления ударно-акустической волны электрического взрыва проводника в разрядной камере с конденсированной средой» Контроль. Диагностика, 23, № 9, с. 50-56 (2020)

Рассмотрены методики и проведены градуировочные процедуры по определению значения переводного коэффициента для пьезоэлектрического преобразователя давления с реактивным акустическим волноводом, выполненным из материала неньютоновской жидкости. Показаны конструкции градуировочных установок, принцип действия которых основывается на методе падающего груза и взаимодействия параллельных токов. Представлены результаты регистрации и измерения давления ударно-акустической волны (УАВ), генерируемой электрическим взрывом металлического проводника кольцеобразной геометрии в замкнутом пространстве конусной геометрии с конденсированной (водной) средой. Разрядный ток и падение напряжения на взрывающейся плоской кольцевой фольге (ЭВПКФ) фиксировались поясом Роговского и делителем напряжения соответственно. Импульс давления ударно-акустической волны регистрировался пьезоэлектрическим преобразователем давления. Регистрация электрических сигналов осуществлялась цифровым двулучевым запоминающим осциллографом марки GDS-810 S. Проведена оценка амплитудного значения давления посредством пластической деформации пластинчатого датчика в виде круглой тонкой пластины с защемленными краями.

Данилов В.Н. «К вопросу о квазиискривлении акустической оси наклонного преобразователя» Контроль. Диагностика, 24, № 1, с. 4-11 (2021)

На основе моделирования акустического тракта наклонного преобразователя с отражателем в виде бокового цилиндрического отверстия показано влияние двух факторов, приводящих к квазиискривлению акустической оси преобразователя. Первый фактор связан с изменением амплитуды эхосигнала вследствие затухания поперечной волны в среде за счет поглощения и рассеяния, а второй – с изменением амплитуды вследствие расхождения волновых фронтов излучаемых и принимаемых упругих волн. Влияние первого фактора увеличивается с ростом затухания и глубины залегания отражателя, а второго – от возрастания расстояния до отражателя практически не зависит. Количественные оценки выявили соотношение влияния обоих факторов на величину угла квазиискривления в зависимости от значения коэффициента затухания поперечных волн. Показано уменьшение угла квазиискривления с увеличением радиуса пьезопластины преобразователя при постоянной рабочей частоте, т.е. при сужении диаграммы направленности преобразователя.

Попов А.В., Романов А.А. «Акустический способ и аппаратно-программный комплекс оперативной диагностики предпомпажного состояния газотурбинных двигателей, основанный на инвариантах случайных процессов» Контроль. Диагностика, 24, № 1, с. 26-31 (2021)

Одной из причин досрочного (до выработки установленных ресурсов и сроков службы) снятия с эксплуатации газотурбинных двигателей является возникновение неустойчивых режимов работы, а именно помпажа. Разработан акустический способ диагностики предпомпажного состояния газотурбинных двигателей, основанный на оценке изменения распределения амплитуд виброакустического сигнала, отличающийся использованием инварианта, характеризующего нормальное распределение случайных величин, позволяющего оперативно оценивать предпомпажное состояние независимо от типа, размеров и предыстории эксплуатации двигателей, что делает этот способ универсальным. Применение разработанного акустического способа для определения предпомпажного состояния газотурбинных двигателей позволяет уйти от необходимости фильтрации шумов, что на современном этапе развития систем диагностики предпомпажного состояния на основе анализа вибраций играет огромную роль. Для реализации разработанного акустического способа создан аппаратно-программный комплекс. Противопомпажная система может применяться в автоматическом режиме путем установки в программу опасных и критически опасных зон для информативных параметров и инвариантов, характеризующих возникновение помпажа.

Невзоров А.А., Перченко С.В., Станкевич Д.А. «Экспериментальное исследование самоорганизующегося акустического канала связи» Письма в Журнал технической физики, 47, № 6, с. 32-35 (2021)

Приводятся результаты экспериментального исследования адаптивной системы передачи информации с фазовым разнесением. Адаптация осуществляется методами машинного обучения и заключается в регулировании фаз излучателей. В качестве среды распространения использован акустический волновод с перестраиваемой метаповерхностью. При многолучевом распространении и наличии существенной межсимвольной интерференции удалось достичь скорости передачи 1 kbit/s. Время адаптации исследованной системы к резким изменениям параметров канала даже в случае значительных замираний не превышает десяти циклов обучения. Ключевые слова: нейронная сеть, моделирование среды распространения, перестраиваемая акустическая метаповерхность.

Фролов В.Э., Яицков И.А. «Экспериментальные исследования шума и вибрации на участках обкатки двигателей внутреннего сгорания и тяговых электродвигателей машиностроительных предприятий» Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 3, с. 271-278 (2020)

Приведены результаты экспериментальных исследований виброакустических характеристик двигателей внутреннего сгорания и тяговых электродвигателей, создаваемых ими на участках обкатки машиностроительных предприятий. Это позволяет определить спектральный состав шума и вибраций и предложить инженерно-технические мероприятия по доведению виброакустических характеристик до санитарных норм.