Аносов А.А., Грановский Н.В., Ерофеев А.В., Мансфельд А.Д., Беляев Р.В., Казанский А.С. «Проверка соотношений, полученных в радиоастрономии, при корреляционном приеме теплового акустического излучения» Акустический журнал, 70, № 6, с. 807-814 (2024)

Осуществлен корреляционный прием теплового акустического излучения парой датчиков. В эксперименте использовали приемники с разной полосой пропускания, меняли размер нагретых источников и расстояние от источников до приемников, а также сдвигали источники в поперечном направлении перпендикулярно акустической оси системы. Для каждого случая с помощью соотношений, используемых в радиоастрономии, были рассчитаны корреляционные функции теплового акустического излучения. Показано, что полученные в экспериментах и рассчитанные кросскорреляционные функции близки с учетом погрешности измерений.

Чиркова В.В., Волков Н.А., Абросимова Г.Е. «Эволюция структуры аморфного сплава Al₈₇Ni₈Y₅ при ультразвуковой обработке» Физика твердого тела, 67, № 1, с. 56-62 (2025)

Методом рентгеноструктурного анализа исследована эволюция структуры аморфного сплава Al₈₇Ni₈Y₅ при ультразвуковой обработке. Установлено, что после ультразвуковой обработки происходит образование небольшого количества нанокристаллов алюминия. Размер нанокристаллов зависит от условий обработки: изменение мощности и продолжительности ультразвукового воздействия приводит к увеличению среднего размера нанокристаллов. Причины появления нанокристаллов в аморфной фазе в процессе ультразвуковой обработки обсуждаются в контексте свободного объема. Ключевые слова: металлические стекла, кристаллизация, нанокристаллы, свободный объем, рентгеноструктурный анализ.

Сапожников О.А., Асфандияров Ш.А., Цысарь С.А. «Создание фокусированных акустических пучков высокой интенсивности в воздухе с помощью 128-элементного излучателя ближнего ультразвукового диапазона» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 81 (2024)

Описывается 128-элементная излучающая ультразвуковая антенная решетка, предназначенная для создания фокусированных акустических пучков высокой интенсивности в воздухе в ближнем ультразвуковом диапазоне. Элементы решетки представляют собой пьезоэлектрические преобразователи, установленные на резьбовых стержневых держателях на акриловой сферической чаше, что позволяет не только обеспечить фокусировку, но и регулировать форму фазового фронта излучаемого ультразвукового пучка. Рабочая частота равна 35.5 кГц, диаметр излучателя и фокусное расстояние – 0.5 м. Элементы установлены плотно друг к другу, причем их центры расположены на 8 спиралях, что позволяет избежать периодичности и тем самым подавить паразитные дифракционные максимумы. Все элементы решетки электрически соединены параллельно и возбуждаются сигналом от бытового усилителя электрической мощности. Для исследования характеристик излучаемого ультразвукового пучка использован метод импульсной акустической голографии, в рамках которого с помощью синтезированной двумерной приемной решетки регистрировались сигналы акустического давления на плоскости, расположенной на расстоянии от излучателя, равном половине фокусного расстояния. Эта запись (голограмма) была использована для расчета распределения акустического поля в пространстве, а также для нахождения колебательной скорости на поверхности излучателя. В дополнение к микрофонным измерениям был проведен эксперимент по нахождению полной акустической мощности методом радиометра, в ходе которого была измерена акустическая радиационная сила, действующая на конический отражатель. Роль акустической нелинейности была теоретически изучена с использованием пакета “HIFU beam”. Показано, что в фокусе разработанной решетки достигается уровень акустического давления более 170 дБ

Рыбянец А.Н., Швецов И.А., Швецова Н.А., Цысарь С.А., Котельникова Л.М., Хохлова В.А., Сапожников О.А. «Сочетание объемного ультразвукового нагрева с поверхностным охлаждением как новый метод пространственной и временной локализации теплового воздействия на биоткани» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 81-82 (2024)

Методы современной ультразвуковой терапии основаны на использовании фокусированных излучателей, позволяющих осуществлять локализованное воздействие на ткани без повреждения кожи и окружающих целевую область участков. При этом для облучения большого объема ткани фокус приходится перемещать в пределах задаваемого объема, что увеличивает время процедуры и риск перегрева тканей на пути к фокусу. Таким образом, существует потребность в альтернативных методах и устройствах, в которых ультразвуковая энергия передается более безопасным и производительным способом. В настоящей работе представлен новый метод пространственно-временной локализации ультразвукового воздействия на подкожные ткани путем сочетания объемного нагрева с поверхностным охлаждением. Разработан ультразвуковой преобразователь, представляющий собой склейку из плоской прямоугольной пьезопластины толщиной 1 мм размером 15 на 25 мм и алюминиевой пластины толщиной 3 мм размером 25 на 40 мм. Алюминиевая пластина термостатировалась путем прокачки холодной воды через каналы, просверленные вдоль ее боковых участков. Склейка обращалась внешней стороной алюминиевой пластины к поверхности облучаемого объема и, тем самым, представляла собой ультразвуковой источник с воздушной тыльной нагрузкой и контролируемой температурой излучающей поверхности. Рабочая частота указанного преобразователя составляла 2.1 МГц. В клинических условиях суперпозиция температурного поля, возникающего в результате объемного нагрева за счет поглощения ультразвука, и тепловой волны от прижатой к коже охлажденной излучающей поверхности, позволяет обеспечить контролируемую локализацию ультразвукового нагрева в подкожных слоях тканей пациента. Акустическое поле созданного преобразователя было охарактеризовано на разных частотах с использованием метода импульсной акустической голографии. Также была измерена эффективность электроакустического преобразования на разных частотах и определена частота, позволяющая создать наиболее равномерную структуру поля для увеличения облучаемого объема ткани.

Вьюгинова А.А., Новик А.А., Лбов А.А. «Радиальная мода ультразвуковых технологических инструментов» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 82 (2024)

Ультразвуковые технологические системы, предназначенные для активного высокоинтенсивного воздействия на среду, позволяющие реализовывать разнообразные технологии, в том числе, ультразвуковую сварку полимерных материалов, ультразвуковую резку и некоторые другие, содержат ультразвуковой инструмент-волновод, работающий в продольной или радиальной моде. Как правило, продольная мода используется в ультразвуковом оборудовании прессового, вертикального типа, а радиальная – для реализации так называемой непрерывной обработки, при этом радиальная мода также позволяет достигать высоких амплитуд колебаний рабочей поверхности, необходимых для указанных технологий. В работе исследуются особенности частотных свойств ультразвуковых инструментов некоторых типов, работающих в радиальной моде, необходимые для их эффективного проектирования. Приведены результаты моделирования собственных частот и форм колебаний инструментов различной геометрии, проанализировано влияние геометрии на рабочие параметры.

Глушков Е.В., Глушкова Н.В., Еремин А.А. «Использование эффекта расталкивания мод для резонансной ультразвуковой диагностики слоистых материалов» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 82-83 (2024)

В настоящее время в ультразвуковой (УЗ) диагностике бегущими волнами в качестве главного диагностического признака изменения (деградации) упругих свойств слоистых материалов или прочности межслойных соединений используется информация о дисперсионных свойствах бегущих волн. Действительно, при варьировании входных параметров вид теоретических дисперсионных кривых заметно меняется. Однако, из-за существенного различия реальной возбудимости различных мод, скалограммы суммарного волнового поля не показывают заметных изменений амплитудно-частотных характеристик при вариации свойств внутренних слоев. Они отличаются только разрывами, появляющимися в темных полосах, указывающих в скалограммах на основные поверхностные волны. Эти разрывы появляются в узких частотных диапазонах, в которых групповая скорость соответствующих бегущих волн резко падает. На этих частотах их амплитуды могут демонстрировать резкий рост, который проявляется в частотном спектре в виде резонансных пиков. Такие пики хорошо регистрируется при бесконтактных измерениях поверхностных волн средствами лазерной виброметрии, воздушно-связными УЗ преобразователями и т.п. Появление множественных резонансных пиков связано с характерными изгибами соседних дисперсионных кривых, возникающими при проявлении эффекта расталкивания мод. Расчеты и измерения показывают чувствительность зоны расталкивания, а как следствие и положения резонансных пиков в частотном спектре, от упругих свойств как самих слоистых материалов, так и прочности тонких соединительных (например, клеевых) прослоек, что делает этот эффект перспективным диагностическим признаком.

Винокуров Д.Л., Грудзинская И.С. «Информативность импедансного метода ультразвукового контроля полимерных композиционных и резиноподобных материалов» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 83 (2024)

Проведены экспериментальные исследования образцов из полимерных композиционных и резиноподобных материалов импедпнсным методом ультразвукового контроля. В измерениях использовалась конструкция высокодобротной имедансчувствительной системы на основе пьезокерамики. Исследовано влияние добротности акустической системы на информативность метода. Разработаны методики контроля для однородных сильно поглощающих материалов и материалов с сильной анизотропией свойств. Данное исследование позволяет существенно расширить область применения импедансного метода.

Пугачев С.И., Рытов Е.Ю. «Ультразвуковые технологии изготовления электрофизической керамики» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 83 (2024)

Ультразвуковые технологии позволяют оптимизировать ряд основных операций процесса изготовления изделий из электрофизической керамики, широко применяемой в современной науке и технике. В статье в качестве этих операций выбраны диспергирование керамических порошков, формообразование изделий из мелкодисперсных керамических порошков перед высокотемпературным обжигом, размерная обработка обожженных керамических образцов различной геометрической формы, нанесение на поверхность керамики металлических электродов. Основное внимание уделено ультразвуковым технологиям изготовления пьезокерамики, являющейся активным материалом приемников и излучателей звука (ультразвука), а также оксидно-цинковой керамики, составляющей основу варисторов – устройств защиты электросетей от грозовых и коммутационных перенапряжений. Показано, что производственная реализация ультразвуковых технологий обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик и надежности изделий из электрокерамики.

Мороков Е.С., Левин В.М. «Ультразвуковая визуализация высокого разрешения процессов разрушения и трансформации микроструктуры в объеме углепластиков при механических нагрузках» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 84 (2024)

Представлены результаты применения фокусированных сходящихся пучков высокочастотного ультразвука (50 и 100 МГц) с импульсной генерацией (20–40 нс) для визуализации и характеристики объемной микроструктуры углепластиков и их повреждений при растягивающих, ударных и изгибных нагрузках. Такие зондирующие импульсы обеспечивают высокое латеральное и аксиальное разрешение в объеме материалов. Задача по исследованию процессов формирования и развития повреждений в динамике, находится на стыке нескольких научных направлений – механики материалов и физики ультразвука. Для изучения и визуализации процессов разрушения углепластиков на микроуровне была разработана специализированная установка, состоящая из акустического микроскопа, сочлененного с машиной механического нагружения материалов, позволяющая изучать механизмы разрушения в объеме материалов в динамике. Любые повреждения, возникающие в результате механических нагрузок, являются пустотами или разрывами, которые хорошо отражают и рассеивают ультразвуковые волны, отображаются на ультразвуковых изображениях. В результате исследований были найдены, визуализированы и описаны некоторые механизмы зарождения развития и роста повреждений при растягивающих нагрузках углепластиков. Показаны возможности акустической микроскопии для получения изображений с высоким разрешением повреждений в объеме углепластиков, таких как: расслоения, растрескивания матрицы и разрушения волокон. Послойная визуализация морфологии повреждений позволяет выявлять и наблюдать за вертикальными трещинами и формой фронтов расслоений на границах раздела.

Поликарпова Н.В., Дьяконов Е.А. «Исследование красочных слоев картин методами акустооптики» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 84 (2024)

Акустооптические фильтры – это специальные устройства, которые позволяют “вырезать” из светового луча свет определенной длины волны. По сравнению с другими методами спектрального анализа, акустооптические фильтры обладают преимуществом: они могут быстро перестраиваться на нужную длину волны за счет изменения управляющего сигнала. Кроме того, они могут работать с изображениями, что позволяет проводить мультиспектральную съемку – получать изображения объекта в разных диапазонах света. Мультиспектральная съемка находит широкое применение в разных сферах, например, в космосе, медицине, экологии и для проверки подлинности документов. Особенно интересна возможность исследования объектов в невидимом спектре, например, в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазонах. Это позволяет увидеть детали, которые не видны невооруженным глазом. Например, можно обнаружить скрытые наброски под краской в картинах или прочитать выцветшие надписи на древних документах. Важно, что этот метод не требует физического воздействия на объект, что особенно ценно для исторических артефактов. В этой работе исследователи изучают возможность использования акустооптических технологий для мультиспектральной съемки в искусствоведении. Они создали модели, имитирующие рисунок под слоем краски, чтобы проверить, можно ли с помощью этого метода увидеть скрытые изображения.

Голых Р.Н., Карра Ж.Б., Хмелёв В.Н., Маняхин И.А., Минаков В.Д., Генне Д.В., Барсуков А.Р. «Исследование ультразвукового кавитационного воздействия на межфазную поверхность газ–жидкость при принудительной аэрации» Прикладная механика и техническая физика, 65, № 6, с. 83-98 (2024)

Разработан стенд для проведения экспериментальных исследований структуры, формы и размеров межфазной поверхности газ–жидкость при ультразвуковом воздействии и принудительной аэрации. Обнаружено, что ультразвуковое воздействие приводит к увеличению площади межфазной поверхности при аэрации приблизительно в 1,5 раза. Установлено существование оптимальной интенсивности ультразвукового воздействия, которая обеспечивает максимальный прирост площади межфазной поверхности на единицу подведенной ультразвуковой энергии

Семёнов А.П., Зайцев Б.Д., Теплых А.А., Бородина И.А. «Применение пьезоэлектрического резонатора для восстановления параметров контактирующей жидкости» Акустический журнал, 70, № 6, с. 815-827 (2024)

Исследовано влияние проводящих и непроводящих жидкостей на характеристики пьезоэлектрического резонатора с продольным электрическим полем, погруженного в жидкость. Резонатор, работающий на продольной акустической моде с резонансной частотой около 4 МГц, представлял собой диск из лангасита X-среза с круглыми электродами на обеих сторонах. Резонатор закрепляли в основании контейнера, который заполняли исследуемой жидкостью. Затем реальная и мнимая части его электрического импеданса в зависимости от частоты измерялись векторным анализатором цепей. Была построена модернизированная электромеханическая схема такого резонатора, учитывающая влияние проводимости и диэлектрической проницаемости жидкости на изменение эффективной площади электродов. Продемонстрирована возможность определения модуля упругости, коэффициента вязкости исследуемой жидкости и величин дополнительных элементов эквивалентной схемы путем фиттинга рассчитанных частотных зависимостей комплексного электрического импеданса резонатора, погруженного в жидкость, к измеренным зависимостям.