Качанов В.К., Соколов И.В. «Требования к выбору параметров широкополосных преобразователей для контроля изделий с большим затуханием ультразвуковых сигналов» Дефектоскопия, № 11, с. 47-62 (2007)

Рассматриваются основные положения теории оптимальной обработки сигналов применительно к задачам ультразвукового контроля изделий с высоким интегральным затуханием акустических колебаний. Сформулированы условия для обеспечения оптимального коэффициента передачи приемной части электроакустического тракта ультразвукового дефектоскопа. Сформулированы требования к характеристикам широкополосных пьезопреобразователей для обеспечения неискажающей передачи ультразвуковых эхосигналов.

Данилов В.Н. «К вопросу об использовании четвертьволновых согласующих протекторов в прямых преобразователях» Дефектоскопия, № 5, с. 66-78 (2008)

Исследуются возможности четвертьволновых протекторов, согласованных по импедансу, для повышения чувствительности прямых преобразователей с полуволновыми пьезопластинами. Повышение чувствительности при использовании четвертьволнового протектора с характеристическим импедансом, равным среднему геометрическому импедансу пьезопластины и контролируемой среды, не подтверждается.

Коновалов С.И., Кузьменко А.Г. «Сокращение длительности импульса пьезоизлучатсля при различных вариантах включения компенсирующих RL-цепей» Дефектоскопия, № 5, с. 79-87 (2008)

Рассмотрен импульсный режим работы пьезопластины при различных способах подключения RL-цепей. Акустической нагрузкой является вода. Расчеты произведены с учетом внутреннего сопротивления электрического генератора. Определены оптимальные значения параметров, обеспечивающие минимальную длительность импульса.

Данилов В.Н. «К расчету акустического тракта для прямых преобразователей и плоскодонного отверстия произвольной ориентации» Дефектоскопия, № 6, с. 51-62 (2008)

На основе ранее развитого метода определения амплитуды эхосигнала от дефекта ти-па плоскодонного отверстия с использованием приближения Кирхгофа в дальней зоне размещенных на поверхности контроля прямых одинаковых круглых преобразователей в скалярном приближении проводится расчет акустического тракта для плоскодонного от-верстия произвольной ориентации. Отмечена возможность учета влияния свободных по-верхностей контроля и плоскодонного отверстия на амплитуду эхосигнала вследствие трансформации продольных волн.

Данилов В.Н. «К расчету АРД-диаграмм для плоскодонного отверстия эллиптической формы» Дефектоскопия, № 7, с. 42-52 (2008)

Проведен расчет АРД-диаграмм для прямого преобразователя и модели отражателя – плоскодонного отверстия эллиптической формы путем численного расчета интегрального представления нормированной амплитуды регистрируемого сигнала. Граница отражающей поверхности задается зависящим от угловой координаты расстоянием от центра до текущей точки на контуре. Приведены примеры результатов расчетов. Установлено влияние формы отверстия на изменение АРД-кривых, наиболее заметно сказывающееся в ближней зоне.

Бабкин С.Э., Ильясов Р.С., Величко В.В. «Действие температуры и приложенных напряжений на электромагнитно-акустическое преобразование поверхностных акустических волн в ферромагнетиках» Дефектоскопия, № 7, с. 60-66 (2008)

Экспериментально установлено, что при электромагнитно-акустическом преобразовании (ЭМАП) поверхностных акустических волн (ПАВ) в ферромагнетиках совместное действие температуры и приложенных напряжений может приводить как к увеличению, так и к уменьшению амплитуды принятого сигнала. Это зависит от выбора типа ПАВ. Контроль приложенных напряжений методом ЭМАП ПАВ возможен по амплитуде принятого сигнала при фиксированном поле подмагничивания (при этом необходим учет температуры) или по смещению максимума полевой характеристики ЭМАП без учета температуры.

Мужицкий В.Ф., Ремезов В.Б., Комаров В.А. «Прямое электродинамическое ЭМАП в нормальном поляризующем поле. III. Зависимость акустического поля от макроскопических параметров среды преобразования» Дефектоскопия, № 8, с. 21-35 (2008)

На основе точных аналитических выражении для проекций упругих смещений в твердом теле проведены численные расчеты частотных зависимостей сдвиговых смещений в твердых телах с различной проводимостью. Показано, что сдвиговые смещения в хорошо проводящих материалах и при не очень больших квазистационарных частотах не зависят от электропроводности. Это обусловлено как скин-эффектом, так и тем, что основным переносчиком энергии квазистационарного поля источника является его магнитный компонент. В относительно слабо проводящих материалах смещения могут быть пропорциональны электропроводности. Для хорошо проводящих материалов вблизи точки стабилизации излучения получено хорошее, не содержащее интегралов, приближение, позволяющее определять как эффективность преобразования, так и угол ввода упругих колебаний.

Данилов В.Н. «К вопросу о выборе условной точки отражения акустической волны от плоского компактного дефекта в дальней зоне совмещенного прямого преобразователя» Дефектоскопия, № 9, с. 79-89 (2008)

Исследуется влияние выбора условной точки отражения на плоском дефекте круговой сегментной формы на его диаграмму направленности как отражателя. Показана независимость числового значения диаграммы при постоянном азимутальном угле направления на точку отражения. Приведены примеры расчетов диаграммы направленности для сегментного отражателя. Даны рекомендации по выбору условной точки отражения, а также точек излучения и приема для преобразователей с пьезопластинами, имеющими формы, отличающиеся от типовых.

Аббасов И.Б. «Рассеяние поля акустической параметрической антенны на объектах сфероидальной формы» Доклады академии наук, 410, № 1, с. 42-44 (2006)

Данилов В.Н. «К определению размера ближней зоны наклонного преобразователя с круглой пьезопластиной» Контроль. Диагностика, № 8, с. 28-34 (2014)

Проведен расчет зависимости смещения поперечной волны от расстояния до точки ввода на акустической оси наклонного преобразователя с круглой пьезопластиной путем прямого численного интегрирования и в приближении метода стационарной фазы. Показана возможность оценки размера ближней зоны как среднего значения зон для основной и дополнительной плоскостей излучения сигнала. Оценена погрешность использования приближенной формулы на различных расстояниях от точки ввода, но не менее одной ближней зоны.

Комаров В.А. «Моделирование проявлений электромагнитноакустического преобразования в металлах. Часть 3. Зависимость характеристики направленности накладного преобразователя от его геометрии и частоты излучения» Контроль. Диагностика, № 9, с. 17-24 (2014)

Показано, что: протяженности переходной и ближней зон излучения при ЭМАП взаимосвязаны и регулируются тем же соотношением, которое найдено для контактных излучателей; угол насыщения характеристики направленности и зависимость амплитуды смещений от частоты определяются шириной излучателя; соотношение ширины токовых элементов и расстояния между ними внутри общей ширины преобразователей не влияют на их частотные зависимости; максимум амплитуды смещений находится в области относительно малых частот (примерно 0,5 МГц) и сдвигается в область еще меньших частот при увеличении ширины излучателя.

Иванова И.В., Родионов А.А. «Динамика волнообразования на поверхности раздела нестационарных потоков» Океанология, 47, № 1, с. 23-26 (2007)

Исследуются эффекты взаимодействия короткопериодных внутренних волн с изменяющимися во времени и в пространстве течениями. Решается задача развития волн возмущения на границе раздела нестационарных потоков. Анализируется величина отклонения границы раздела двухслойной жидкости с учетом медленно изменяющейся во времени относительной скорости движения потоков жидкости.

Шмелев О.Я. «Компьютерный генератор звуковых частот» Приборы и техника эксперимента, № 1, с. 166 (2005)

Зайцев А.А., Руденко А.И. «К теории стационарных волн на горизонтальном течении с линейным профилем скорости» Прикладная механика и техническая физика, 47, № 3, с. 43-48 (2006)

В рамках двумерной теории и эйлерова подхода изучаются строение и характеристики нелинейных стационарных волн на поверхности горизонтального сдвигового течения идеальной однородной несжимаемой жидкости конечной глубины с линейным профилем скорости. Волновые движения предполагаются безвихревыми. Предложена модификация первого метода Стокса, позволяющая алгебраическими средствами вычислять члены рядов теории возмущений. Получены и проанализированы нелинейные дисперсионные соотношения для волн, бегущих вверх, и для волн, бегущих вниз по потоку.

Баутин C.П., Садов А.П. «Бегущая волна при учете равновесного излучения» Прикладная механика и техническая физика, 47, № 4, с. 15-25 (2006)

В рамках одной термодинамической модели в зависимости от скорости распространения фронта бегущей волны по нехолодному газу выделены три режима. В случае, когда указанная скорость невелика, переход от постоянных значений параметров газа по разные стороны от фронта бегущей волны осуществляется непрерывно. При увеличении скорости движения бегущей волны возникает изотермический скачок: плотность и скорость газа претерпевают сильный разрыв, а температура меняется непрерывно. При дальнейшем увеличении скорости бегущей волны изотермический скачок исчезает и течение газа вновь становится непрерывным.

Тешуков В.М., Будлал А. «Докритические и сверхкритические сдвиговые течения над неровным дном» Прикладная механика и техническая физика, 47, № 4, с. 26-38 (2006)

Вводятся понятия докритических и сверхкритических течений для модели длинноволнового приближения, описывающей стационарные вихревые движения идеальной несжимаемой жидкости со свободной границей. Анализируются сдвиговые течения слоя жидкости над неровным дном. Построены точные решения, описывающие различные режимы течения, изучены свойства течений в зависимости от режима течения. Рассмотрены течения с возвратными линиями тока.

Ксу З.M., Шен Р.У., Хуа Х.К. «Связанные колебания и звукоизлучение энергетического отсека подводной лодки, в котором оборудование установлено на двухкаскадную систему виброизоляции с промежуточной платформой» Техническая акустика, 2, № 1, http://www.ejta.org/ru/xu1 (2002)

Прогнозирование вибрации и звукоизлучения подводных лодок – одна из ключевых проблем военного кораблестроения. С использованием конечноэлементного программного комплекса ANSYS моделируются связанные колебания системы "два виброизолированных дизельных двигателя на виброизолированной платформе–две соосных оболочки с ребрами жесткости (энергетический отсек подводной лодки)–окружающая среда". Исследовано влияние жесткости обоих каскадов системы виброизоляции, массы и жесткости платформы на эффективность системы виброизоляции в целом, уровни вибрации наружной оболочки и излучаемую в окружающую среду звуковую мощность. Результаты численного анализа могут быть использованы при акустическом проектировании подводных лодок.

Манчич Драган, Радманович Милан «Пьезокерамическое кольцо, нагруженное со всех сторон: трехмерный подход» Техническая акустика, 2, № 1, http://www.ejta.org/ru/mancic1 (2002)

Предложена трехмерная модель пьезокерамического кольца, нагруженного на каждой стороне: двух плоских торцах и двух цилиндрических поверхностях. Кольцо рассматривается как трехмерная структура, колебания которой описываются системой двух дифференциальных уравнений. Решение этой системы – две ортогональные волновые функции, каждая из которых зависит от координат в направлении распространения волн и удовлетворяет граничным условиям в интегральной форме. Такая модель описывает радиальные и продольные моды и связь между ними. Пьезокерамический элемент представляется в виде пятиполюсника с одним электрическим и четырьмя механическими полюсами: по одному для каждой поверхности Электрический импеданс легко рассчитывается. Результаты расчета сопоставлены с данными эксперимента. Использование разработанной модели в сравнении с численными методами отличается сокращением времени расчета.

Каддор Абдельхафид, Руваен Ж.М., Белбачир М.Ф. «Моделирование и определение характеристик электродинамического громкоговорителя» Техническая акустика, 3, № 1, http://www.ejta.org/ru/kaddour1 (2003)

Программное обеспечение для моделирования излучателей звука важный инструмент проектирования. Для производителей излучателей также важно знать их характеристики при контроле качества. Данная работа посвящена моделированию и определению характеристик электродинамических громкоговорителей. В статье представлено сопоставление рассчитанных и измеренных частотной характеристики и комплексного электрического сопротивления. Параметры излучателя (Thiele–Small parameters) получены по данным измерений комплексного электрического сопротивления. Кроме этих характеристик важным параметром является направленность излучения звука громкоговорителем. Визуализация звукового поля выполнена с применением измерений интенсивности излучаемого звука. С использованием Matlab разработаны программы для моделирования характеристик и визуализации звукового поля громкоговорителя.

Курбанов М.А., Рамазанов М.А., Гейдаров Г.М. «Трехфазный пьезоэлектрический композит для датчика регистрации артериальной пульсовой волны» Техническая акустика, 3, № 1, http://www.ejta.org/ru/ramazanov1 (2003)

Рассмотрены особенности создания трехфазного пьезоэлектрического композита, состоящего из поливинилиденфторида, эпоксидной смолы ЭД-20, пьезокерамики семейства цирконата-титаната-свинца (ПКР-3М) для датчика регистрации артериальной пульсовой волны. Показано, что композиты с пьезочувствительностью g₃₃= 0,1–0,35 Вм/Н и модулем упругости Е=(0,7–1,5)10¹⁰Н/м² являются эффективным пьезоматериалом для создания датчика регистрации артериальных пульсовых волн.

Заславский Ю.М. «Анализ колебаний сферической полости, расположенной в упругой среде» Техническая акустика, 3, № 1, http://www.ejta.org/ru/zaslavsky2 (2003)

Рассмотрены колебания незаполненной сферической полости, расположенной в упругой среде, при которых сохраняется её объём, а центр периодически смещается. Проведён анализ частотной зависимости амплитуды колебаний, вызванных результирующей осциллирующей силой, воздействующей на стенки полости и связанной с волновыми движениями вмещающей среды. Путём учёта практически возможных значений упругих параметров, охватывающих случаи жёсткой и водоподобной среды, а также два типа граничных условий – проскальзывающая сфера и вмороженная сфера, исследованы возможности появления резонансного максимума в частотной зависимости колебательного отклика. Даётся сравнение с колебательными характеристиками пульсирующей сферической полости.

Касьянов Д.А. «Об особенностях работы некомпенсированной пьезокерамической антенны в скважине» Техническая акустика, 3, № 1, http://www.ejta.org/ru/kasyanov1 (2003)

Исследуется возможность получения импедансных граничных условий для дифракционной задачи об излучении протяжённой пьезокерамической антенны, находящейся в скважине. Используется метод эквивалентных электромеханических схем, с помощью которого описывается связь между параметрами антенны и полем упругих колебаний, создаваемым при излучении. Показано, что оптимальные условия перехода акустической энергии из скважины в массив в рассматриваемом случае, существенным образом отличаются от подобных условий, возникающих при использовании идеальных граничных условий.

Саях Хоури, Рахли Мустафа, Массоум Ахмед «Вибрация проводов линий электропередачи, вызванная ветром» Техническая акустика, 4, № 1, http://www.ejta.org/ru/massoum1 (2004)

Вибрация проводов линий электропередачи, обусловленная воздействием ветра, может приводить к усталостным разрушениям обычно в местах соединений проводов и крепления проводов к изоляторам, Это является серьезной проблемой при эксплуатации линий. Цель работы – изучение колебаний проводов под действием ветра. Разработаны математические модели провода и сил, воздействующих на провод. Модель позволяет рассчитать амплитуды колебаний на разных частотах в зависимости от скорости ветра. Представлен упрощенный анализ дифференциального уравнения в частных производных, описывающего исследуемые колебания, с использованием в качестве механической характеристики провода его длины.

Хмелев В.Н., Цыганок С.Н., Барсуков Р.В., Лебедев А.Н. «Полуволновые пьезоэлектрические ультразвуковые колебательные системы» Техническая акустика, 5, № 1, http://www.ejta.org/ru/khmelev2 (2005)

Статья посвящена решению проблемы повышения эффективности ультразвуковых технологических процессов за счет создания условий, обеспечивающих увеличение ввода энергии ультразвуковых колебаний в обрабатываемые технологические среды. Рассматривается один из возможных путей решения проблемы – разработка и применение ультразвуковых колебательных систем (УЗКС), объединяющих в полуволновой конструктивной схеме пьезоэлектрический преобразователь и ступенчато-радиальный концентратор с грибовидным рабочим инструментом. Для создания практических конструкций таких УЗКС предложены и реализованы: методика инженерного расчета – для определения основных параметров и методика моделирования процесса формирования ультразвуковых колебаний – для определения технических характеристик УЗКС. Полученные результаты позволили создать практические конструкции колебательных систем для различных типов технологических аппаратов.

Казолато Бенджамин, Хансен Колин «Определение мод свободно опертой пластины, излучающих в замкнутый объем» Техническая акустика, 5, № 1, http://www.ejta.org/ru/cazzolato1 (2005)

Излучающие моды представляются перспективными в качестве меры для оценки звуковой мощности, излучаемой конструкциями как в свободное пространство, так и в помещения. Эти моды могут быть обнаружены или дискретными датчиками или протяженными датчиками деформации. В статье представлены уравнения для формы пьезоэлектрических датчиков деформации, полученные с целью определения излучающих мод.

Гуелаз Рашид, Кортиче Джилали, Нади Мустафа «Моделирование ультразвукового пьезокерамического преобразователя с использованием VHDL-AMS» Техническая акустика, 5, № 1, http://www.ejta.org/ru/guelaz1 (2005)

Представлено моделирование ультразвукового преобразователя, предназначенного для исследований биологических тканей, с использованием языка программирования VHDL-AMS. Обычно моделирование ультразвукового преобразователя базируется на электрической аналогии и не учитывает особенностей его использования, которое должно включать нелинейное поведение среды и ее взаимодействие с преобразователем. Предложенное в статье моделирование учитывает эти факторы. При моделировании среды учитывалось нелинейное одномерное распространения волны. Исследуемый преобразователь состоял из пьезокерамического кольца, колеблющегося на частоте 2,25 МГц, и диска, расположенного в кольце, колеблющегося на частоте 4,5 МГц. Нелинейный параметр В/А использован для характеристики среды. Измерительная система состояла из преобразователя, включенного по схеме Редвуда, и металлического отражателя. Анализируемая среда размещалась между преобразователем и рефлектором. Результаты моделирования хорошо согласуются с данными измерений и известными характеристиками биологических тканей.

Ивина Н.Ф., Тагильцев А.А. «Анализ собственных колебаний дисковых изгибных пьезопреобразователей с произвольным соотношением размеров» Техническая акустика, 5, № 1, http://www.ejta.org/ru/tagiltsev1 (2005)

Методом конечных элементов решены задачи о собственных колебаниях дисковых изгибных пьезопреобразователей (состоящих из металлической подложки и наклеенных на нее с двух сторон пьезопластин) с произвольным соотношением размеров для двух вариантов закрепления подложки (свободно опертой и жестко закрепленной). Проанализированы спектры собственных частот в режимах резонанса и антирезонанса, распределения смещений на поверхности подложки и зависимости динамического коэффициента электромеханической связи от геометрических размеров пьезопреобразователя, материала подложки и типа пьезокерамики. Определены оптимальные геометрические размеры преобразователя, при которых достигается максимальный динамический коэффициент электромеханической связи, и оценена его величина.

Майзель А.Б. «О звуковом поле источника, расположенного вблизи твердого вытянутого сфероида» Техническая акустика, 6, № 1, http://www.ejta.org/ru/maizel1 (2006)

Рассмотрена задача о звуковом поле точечного монополя, находящегося вблизи полюса или экватора абсолютно твердого неподвижного вытянутого сфероида. Установлено, что присутствие такого тела около источника звука может весьма существенно искажать его собственное дальнее поле, при этом наблюдаются области как ослабления, так и усиления звука. В то же время показано, что значение экранирующего эффекта в зоне акустической тени сфероида в исследованном диапазоне частот невелико.

Женг З., Тан Б., Ли В. «Функции Грина и асимптотические разложения для расчета шума потока» Техническая акустика, 6, № 1, http://www.ejta.org/ru/zheng1 (2006)

И функции Грина и асимптотические разложения широко используются для аналитических оценок звука, генерируемого гидродинамическими источниками при малых числах Маха (M << 1), когда выполняется условие акустической компактности источника. Путем математического исследования допущений, используемых в каждом из подходов к расчету, и на двух классических примерах шума потока показано, что применимость функции Грина ограничена положением приемника (r) в акустическом дальнем поле: ωr/c₀→∞ (где ω – круговая частота и c₀ – скорость звука) и что решение, полученное с использованием подобранного асимптотического разложения, может применяться с меньшими ограничениями при ωr/c₀∼1 Показано, что существенная разница между двумя решениями возникает при ωr/c₀∼1, а в акустическом дальнем поле решения двумя методами идентичны.

Альбаракати В. «Аналитическое решение задачи о течении в окрестности точки торможения потока» Техническая акустика, 7, № 1, http://www.ejta.org/ru/albarakati1 (2007)

Уравнение Фолкнера–Скана моделирует ламинарный поток несжимаемой жидкости в некоторых физических случаях. Особый интерес представляет поток с точкой торможения (критической точкой). Эта задача решена аналитически в виде степенных рядов с конечным, ограниченным радиусом сходимости. Путем модификации Паде-аппроксиманта степенных рядов получено простое выражение, описывающее решение в области [0,inf).

Бехнам Хамид, Тажвиди Эльхам «Моделирование звукового поля, создаваемого двумерным преобразователем в однородной среде» Техническая акустика, 7, № 1, http://www.ejta.org/ru/behnam1 (2007)

Двумерные преобразователи, рассматриваемые в статье, используются при ультразвуковых исследованиях. Целью численного моделирования при проектировании преобразователя является создание подходящей характеристики направленности преобразователя в режиме приема и излучения. Для того чтобы повысить скорость расчетов большинство методов расчета акустических полей использует приближенные решения для дальнего поля. В статье предлагается новый метод расчета, при котором двумерный интеграл Рэлея по поверхности преобразователя без каких-либо приближений преобразуется в одномерное интегральное выражение. Показаны весьма высокие скорость и точность расчетов и в ближнем, и в дальнем поле. Для оценки влияния параметров преобразователя на формируемые им поля результаты моделирования представлены для набора параметров преобразователя. Результаты работы могут быть полезны при внутрисосудистой эхографии, где исследуемые ткани расположены близко к преобразователю, а также для оптимизации при проектировании преобразователя.

Мари Жан Марсиал, Качард Кристиан «Получение и использование данных с выхода ультразвукового сканнера в реальном масштабе времени» Техническая акустика, 7, № 1, http://www.ejta.org/ru/mari1 (2007)

Разработка современных медицинских ультразвуковых устройств во многом базируется на цифровой обработке высокочастотного сигнала, который генерируется ультразвуковым зондом. К сожалению, многообразие и технологический уровень ультразвуковых исследований с использованием сканнеров предопределяются разработчиком оборудования. Внедрение новых методов исследований в практикующих лабораториях не представляет значимого интереса для компаний-производителей. Это тормозит развитие ультразвуковых медицинских исследований. В статье рассматриваются возможности и преимущества непосредственного получения данных с выхода сканнера и их последующей обработки, выходящие за рамки, определенные производителем сканнера. Такой подход позволяет наилучшим образом использовать возможности ультразвукового преобразователя, освобождая исследователя от необходимости применять методы обработки сигнала, определенные производителем. Представлен общий подход к получению исходного высокочастотного сигнала с цифрового ультразвукового сканнера. В качестве конкретного примера рассмотрен сканнер Kretztechnic 530D, оборудованный объемным зондом. Предложенная обработка данных позволила обнаружить очень тонкий электрод в мягкой ткани, что обычно является непростой задачей.

Соловьёв А.Н., Ле В.З. «Конечно-элементное моделирование пьезоэлектрического устройства накопления энергии на основе кантеливера» Вестник Донского государственного технического университета (ДГТУ), 14, № 1, с. 169-179 (2014)

Рассматривается моделирование пьезоэлектрического генератора, который является элементом устройства накопления энергии. Пьезоэлектрический генератор представляет собой консольно-закреплённую пластину, на которую наклеены пьезоэлектрические элементы и присоединена инерционная масса. Исследуются два варианта возбуждения колебаний пластины. В первом – закреплённая сторона совершает вертикальные гармонические колебания на заданной частоте и с заданной амплитудой, во втором к этой стороне приложена сила, изменяющаяся по гармоническому закону. В качестве математической модели устройства рассматривается трёхмерная краевая задача линейной теории электроупругости для составного упругого и пьезоэлектрического тела. Решение краевой задачи проводится методом конечных элементов в пакете ANSYS. При численном решении в качестве пьезоэлектрического материала взята пьезокерамика ПКР-7М, а в качестве материала пластины рассмотрены стеклопластик, дюраль, сталь. В качестве материала инерционной массы используется алюминий. Численно исследованы два случая колебания на резонансной частоте и колебания в низкочастотной области на частоте значительно меньшей частоты первого резонанса. Проведено исследование зависимости резонансной частоты устройства от толщины пластины для различных материалов и от величины массы инерционного элемента. Результаты представлены в виде графиков, позволяющих найти резонансную частоту для определённых размеров. Исследованы зависимости выходного потенциала на свободных электродах пьезоэлементов на резонансных частотах и в низкочастотной области от этих же параметров, эти результаты представлены также в виде графиков, что позволяет конструктору выбрать рациональные размеры элементов и сочетание материалов для достижения наибольшей эффективности устройства.

Мадорский В.В., Митько В.Н. «Исследование методик определения констант поляризованной пьезокерамики» Вестник Донского государственного технического университета (ДГТУ), 14, № 2, с. 36-45 (2014)

С помощью программы ANSYS проведены исследования амплитудно-частотных характеристик пьезокерамических элементов в форме тонкой пластины и стержня. Измерены резонансные и антирезонансные частоты первых двух радиальных мод диска, толщиной моды тонкой пластины и продольной моды длинного стержня прямоугольного поперечного сечения. Численные результаты сравниваются с известными методами определения упругих S_ij, пьезоэлектрических d_ij и диэлектрических ε_ij констант пьезоэлектрических материалов. Предложена и экспериментально обоснована усовершенствованная методика определения константы S^Eна одном образце только из радиальных колебаний диска. Метод основан на соотношениях между упругими константами пьезокерамики и дисперсией продольных волн. Исследованы границы применения нового метода. По сравнению с известными способами предложенная методика упрощает процедуру измерения и позволяет определить упругую константу с повышенной точностью. Разработана принципиально новая методика измерения резонансных и антирезонансных частот пьезоэлементов с потерями для определения полного набора материальных констант идеальных элементов без потерь согласно российским отраслевым стандартам и стандартам Института радиоинженеров (США) для пьезоэлектрических кристаллов.

Черногор Л.Ф. «Плазменные, электромагнитные и акустические эффекты метеорита «Челябинск»» Инженерная физика, № 9, с. 23-40 (2013)

Оценены основные физические эффекты, сопровождавшие падение Челябинского метеорита 15.02.2013. Показано, что основное энерговыделение (около 0,2 Мт) имело место вблизи высоты 25 км, где скорость потерь массы достигала 20 кт/с, энергия оптического свечения – 375 ТДж. Вблизи эпицентра взрыва метеороида давление во фронте ударной волны составляло единицы килопаскалей. Площадь зоны частичных разрушений построек была близка к 6 тыс. км². Пролет метеороида привел к образованию плазменного следа, к заметному возмущению не только нижней, но и верхней атмосферы на удалениях не менее 1–2 тыс. км. Величины плазменного, геомагнитного, электрического, электромагнитного и акустического эффектов были значительными. Магнитуда землетрясения, вызванного взрывом метеороида, не превышала 2–3.

Данилов В.Н. «Расчет амплитуд эхосигналов для совмещенного прямого преобразователя и отражателя типа плоскодонного отверстия различной формы» Дефектоскопия, № 7, с. 28-41 (2008)

На основе метода определения амплитуды эхосигнала от отражателя типа плоскодонного отверстия с использованием приближения Кирхгофа в дальней зоне совмещенного прямого преобразователя проведен расчет акустического тракта для отражателя некруглой формы. Приведены примеры расчетов диаграмм направленности для отражателя в форме эллипса, треугольника и ромба. В предельных случаях (отражателя круглой и квадратной формы) результаты численных расчетов диаграмм совпали с полученными по известным аналитическим выражениям.

Петров Г.В. «Акустическое возбуждение волн Толлмина–Шлихтинга в сжимаемом пограничном слое на шероховатой пластине» Теплофизика и аэромеханика, № 2, с. 209-218 (2005)

Задача нелинейного взаимодействия возмущений сжимаемого пограничного слоя, вызванных звуком и шероховатостью поверхности пластины, приводится к линейной задаче параболизованных неоднородных уравнений для амплитудных функций с неоднородными граничными условиями на невозмущенной стенке. Численное решение, в том числе и расчет зависимости волнового числа от продольной координаты, осуществляется методом, используемым для решения задачи устойчивости. Исследована зависимость параметра, определяющего способность к возбуждению волн неустойчивости (коэффициента восприимчивости), от углов падения звуковой волны и наклона фронта волны шероховатости. При сверхзвуковом обтекании наибольшая восприимчивость соответствует углу между фронтом волны шероховатости и направлением потока, равному углу Маха.

Новиков В.Ю., Рубаник В.В. «Синтез и анализ ультразвуковых колебательных систем волочильных установок» Вестник Витебского государственного технологического университета, № 26, с. 68-73 (2014)

Цель работы – синтез и анализ волноводных систем позволяющий исключить операции их подгонки в процессе изготовления и используемых для волочения проволоки. Получены новые данные посредством модального анализа в CAE-системе ANSYS резонансных характеристик акустических систем, используемых для волочения биметаллической проволоки медицинского назначения. Предложен новый способ получения представления о форме и характере колебаний на этапе разработки колебательных систем. Предложена методика разработки волноводных систем, исключающая операцию подгонки в процессе их изготовления. Результаты исследований расширяют представления о методике проектирования ультразвуковых колебательных систем волочильных установок.

Зайцев М.Ю., Копьев В.Ф., Чернышев С.А. «Экспериментальное исследование роли волн неустойчивости в механизме излучения шума сверхзвуковой струей» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 124-133 (2009)

Анализируется соответствие имеющихся представлений о волнах неустойчивости как основных динамических источниках шума в сверхзвуковых струях данным акустических измерений этого шума. Методологически задача состоит в проверке главных принципов теории Тама излучения шума сверхзвуковой струей, которая построена на идеологии волн неустойчивости в сдвиговом слое струи и их определяющей роли в генерации шума. Технически работа основана на разработанной авторами новой методике измерений шума – методе азимутальной декомпозиции. Показано, что в области чисел Струхаля 0.03–0.35 теория удовлетворительно описывает направленность излучения отдельными гармониками, а начальные амплитуды волн неустойчивости находятся в качественном соответствии с предположением об их равнораспределении вблизи кромки сопла.

Крашенинников С.Ю., Миронов А.К. «Попытка определения положения источников звука в турбулентной струе по результатам измерений акустического поля и корреляций пульсаций скорости» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 69-83 (2010)

На основании измерений акустического излучения свободной турбулентной струи микрофонной системой, с помощью которой определяется положение источников звука для заданной частоты, и термоанемометрических измерений скорости движения вихрей заданного размера в слое смешения предложена модель порождения шума в слое смешения струи. Показано, что возникновение акустических волн может быть объяснено, исходя из наличия в струе перемежаемости турбулентности, нестационарного движения области, занятой "турбулентной жидкостью". Вследствие этого возникает нестационарное движение воздуха, эжектируемого струей, создающее акустические волны.

Дружинин О.А., Троицкая Ю.И. «Генерация внутренних волн фонтаном в стратифицированной жидкости» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 147-158 (2010)

Цель работы – прямое численное и теоретическое моделирование динамики фонтана в жидкости со стратификацией плотности в виде пикноклина. Фонтан формируется при проникновении вертикальной струи сквозь пикноклин. В численном моделировании струйное течение инициируется с помощью постановки граничного условия в виде направленного вертикально вверх ламинарного потока жидкости нейтральной плавучести с осесимметричным гауссовым профилем скорости. Расчеты показывают, что при числе Фруда Fr, превышающем некоторое критическое значение, течение становится неустойчивым, и фонтан совершает автоколебания, сопровождающиеся генерацией внутренних волн в пикноклине. В зависимости от Fr можно различать две моды автоколебаний. При достаточно малых Fr фонтан совершает круговые движения в горизонтальной плоскости в окрестности центра струи, сохраняя почти неизменную форму. При этом излучаются внутренние волны, имеющие вид раскручивающихся спиралей. При достаточно больших Fr доминирует другая мода, когда верхушка фонтана хаотически "блуждает" в окрестности центра струи и периодически обрушается, генерируя пакеты внутренних волн, распространяющихся к периферии области счета. В обоих случаях основной пик в частотном спектре внутренних волн совпадает с частотой колебаний верхушки фонтана, которая монотонно уменьшается с ростом Fr. Зависимость амплитуды колебаний верхушки фонтана от Fr в численном моделировании хорошо согласуется с предсказанием теоретической модели конкуренции взаимодействующих мод в режиме мягкого самовозбуждения.

Бутов А. «Звуковой сигнализатор в ИК ПДУ» Радио, № 8, с. 54 (2014)

Сигнализатор предлагается собрать на транзисторе 2SC3199 и электромагнитном звукоизлучателе с встроенным генератором AX-1005-LF. В качестве примера дана схема подключения сигнализатора к пульту ДУ RC-815, используемому для управления телевизором Shivaki.

Сенюткин П.А., Чинейкнна Е.Ф. «Оценка характеристик пьезоэлектрических преобразователей» Дефектоскопия, № 1, с. 20-28 (2005)

Предлагается способ оценки чувствительности пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП). Способ основан на нормировании амплитуды, возбуждающего ПЭП напряжения и расчете чувствительности по отношению к условному единичному уровню. Приведены результаты измерении для ПЭП известных зарубежных изготовителей и ПЭП, изготавливаемых на предприятии. Уделено также внимание измерению длительности эхосигналов (ЭС). Описанный способ оценки характеристик ЭС может быть применим и к контактным наклонным ПЭП. Результаты работы и высказанные в работе предложения могут быть учтены при корректировке российского стандарта по измерению характеристик ПЭП.

Коновалов С.И., Кузьменко А.Г. «Влияние инструктивных параметров преобразователя на длительность акустического импульса, излучаемого в твердое тело» Дефектоскопия, № 6, с. 3-10 (2005)

Рассмотрена демпфированная пьезопластина, нагруженная на твердую среду (сталь) через систему контактный слой–протекто-контактный слой. Пьезопластина возбуждается электрическим импульсом в виде полупериода синусоиды на частоте толщинных колебаний. Расчетным путем исследованы зависимости длительности и амплитуды излучаемого в твердую среду импульса колебательной скорости от параметров (удельных акустических сопротивлений и волновых толщин) переходных слоев.

Данилов В.Н. «К оценке эффективного размера пьезопластины прямого преобразователя» Дефектоскопия, № 6, с. 11-16 (2005)

Проведен расчет диаграммы направленности прямого преобразователя с круглой пьезопластиной с учетом осцилляции давления (упругого напряжения) в пределах области возбуждения (поверхности нанесенных на пьезопластину электродов) и в пределах пьезопластины, размер которой превышает размер области возбуждения. Установлено, что в первом случае диаграмма направленности несколько шире диаграммы для обычно используемой ступенчатой аппроксимации давления преобразователя на поверхность контролируемого изделия при излучении, а во втором – несколько уже. Проведена оценка эффективного размера пьезопластины.

Ушаков В.М. «Принципы разработки пьезопреобразователей ультразвукового контроля изделии с плоской и криволинейной поверхностью» Дефектоскопия, № 6, с. 29-37 (2005)

Предлагается последовательность расчета, конструирования, исследования и изготовления пьезоэлектрических преобразователей применительно к ультразвуковому контролю изделий как с плоской, так и с криволинейной поверхностью. Приводятся примеры описания пьезопреобразователей на различных этапах их разработки и испытания. Особое внимание уделяется метрологической аттестации преобразователей.

Бархатов В.А. «Расчет ультразвукового поля преобразователя в импульсном режиме» Дефектоскопия, № 7, с. 3-12 (2005)

Предложен способ расчета импульсного волнового поля излучателя произвольной формы. Получены основные расчетные соотношения. Приведены примеры вычисления полей продольных и поперечных волн, излучаемых прямым преобразователем.

Лещенко Н.Г., Мужицкий В.Ф., Ремезов В.Б. «Исследование эффективности возбуждения акустических колебаний однопроводным излучателем под действием силы Лоренца. Разработка ЭМА-преобразователя. Приборная реализация» Дефектоскопия, № 7, с. 13-22 (2005)

Рассмотрена зависимость величины смещения при возбуждении акустических колебаний под действием силы Лоренца от глубины и величины рабочего зазора для однопроводного излучателя. В отличие от проводимых ранее исследований представлена плоскость, перпендикулярная оси излучателя. Выполнено сравнение теоретических и расчетных данных. Описана конструкция ЭМА-преобразователя. Прибор, в котором используется преобразователь подобного типа, прошел апробацию на ряде предприятий.

Комаров В.А. «Акустическое поле ближней зоны однофазных излучателей при ЭМАП в металлах» Дефектоскопия, № 7, с. 31-38 (2005)

Рассмотрено акустическое поле в металлах, создаваемое однофазными (бесконечно протяженными) индуктивными излучателями. Показано, что устойчивое излучение от однофазных преобразователей формируется на существенно меньших расстояниях от границы раздела сред, чем от двухфазных. Кроме того, с помощью изменения ширины преобразователя это расстояние можно регулировать.

Коновалов С.И., Кузьменко А.Г. «Влияние демпфера на длительность акустического импульса, излучаемого многослойным преобразователем в твердую среду» Дефектоскопия, № 7, с. 39-45 (2005)

При различных параметрах контактных слоев и протектора расчетным путем исследовано влияние демпфера на длительность и амплитуду импульса, излучаемого в твердую среду пьезопластиной, которая возбуждается электрическим импульсом в виде полупериода синусоиды на частоте собственных колебаний.

Данилов В.Н. «О влиянии размера плоскодонного отверстия в цилиндрическом образце на уровень донного» Дефектоскопия, № 9, с. 10-12 (2005)

Рассмотрено влияние изменения размера плоскодонного отверстия на уровень донного сигнала, измеряемого прямым преобразователем с торцевой поверхности цилиндрического образца. Показано, что величина такого влияния зависит от отношения радиуса образца к его длине. Установлено хорошее совпадение (в пределах 0,5 дБ) разности уровней донного сигнала и сигнала от отверстия в образце и соответствующей разности по расчетной АРД-диаграмме.

Мужицкий В.Ф., Комаров В.А. «Особенности электромагнитно-акустического преобразования при наличии механических напряжений. I. Приложенные напряжения; экспериментальные данные» Дефектоскопия, № 10, с. 81-92 (2005)

Представлены экспериментальные данные, иллюстрирующие зависимость изменений эффективности ЭМАП ферромагнетиков и области полей, в которой эти изменения максимальны, от приложенных механических напряжений упругого диапазона. Показано, что корреляция между параметрами ЭМАП и напряжениями определяется не только знаком произведения магнитострикции насыщения на величину напряжений, но и тем как изменяется магнитострикция насыщения и намагниченность от напряжений, а также тем, каков вид скин-эффекта.

Мужицкий В.Ф., Комаров В.А. «Особенности электромагнитно-акустического преобразования при наличии механических напряжений. II. Моделирование влияния приложенных напряжений на ЭМАП» Дефектоскопия, № 11, с. 58-69 (2005)

Проведено аналитическое исследование влияния приложенных напряжений на эдс двойного ЭМАП для материалов с положительной и отрицательной магнитострикциями насыщения: расчет в области процессов вращения векторов спонтанной намагниченности и моделирование процесса в области процессов смещения доменных границ. Полученные результаты удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными. Представленный материал позволяет сделать предположение, что основные наблюдаемые закономерности поведения ЭМАП в зависимости от напряжений при поляризующем поле, превышающем поле точки Виллари на сталях, связаны не только с процессами вращения, но в значительной степени их формирует магнитострикция процессов смещения.

Мужицкий В.Ф., Комаров В.А. «Особенности электромагнитно-акустического преобразования при наличии механических напряжений. III. Внутренние напряжения» Дефектоскопия, № 11, с. 70-79 (2005)

Представлены экспериментальные результаты, демонстрирующие поведение амплитуды ЭДС двойного ЭМАП в образцах ферромагнетиков при наличии внутренних напряжений, создаваемых как термообработкой, так и растяжением образцов выше предела текучести. Показано, что независимо от знака магнитострикции насыщения и метода получения внутренних напряжений, их появление резко уменьшает эффективность ЭМАП. Модельный расчет, в основу которого было положено, что основную роль играет магнитоупругая энергия, связанная с внутренними напряжениями, показал ту же тенденцию в зависимости ЭМАП от напряжений, что и экспериментальные результаты.

Данилов В.Н. «О влиянии размера пьезопластины прямого преобразователя на амплитуду принимаемого эхосигнала» Дефектоскопия, № 1, с. 54-60 (2006)

С использованием компьютерной модели работы прямых преобразователей типа ПРИЗ-Д11 (П111-2,5-К 12-002, П111-2.5-К20-002) совместно с ультразвуковым дефектоскопом УД2-12 рассмотрено влияние размера (радиуса) пьезопластины на амплитуду принимаемого эхосигнала. Показано, что изменение амплитуды связано в основном с акустической частью электроакустического тракта (функцией ослабления сигнала при распространении волны до дефекта и обратно).

Коновалов С.И., Кузьменко А.Г. «Исследование влияния асимметрии акустических свойств контактных слоев и протектора на форму импульса, излучаемого преобразователем в твердое тело» Дефектоскопия, № 1, с. 61-67 (2006)

Проведено расчетное исследование влияния акустических свойств различающихся по волновым толщинам и значениям удельных акустических сопротивлений контактных слоев и протектора на длительность импульса, излучаемого в твердую среду пьезопластиной, которая возбуждается электрическим импульсом в виде полупериода синусоиды на частоте антирезонанса пластины.

Кривошеев И.А. «Численное моделирование диаграмм направленности антенн» Дефектоскопия, № 2, с. 6-15 (2006)

Приведены методика и результаты численного моделирования диаграмм направленности антенн различной конфигурации для локации источников АЭ в массиве горных пород. Оценены погрешности определения местоположения источников АЭ при разных базах антенн и различных погрешностях исходных данных.

Акопьян В.А., Наседкин А.В., Рожков Е.В., Соловьев А.Н., Шевцов С.Н. «Влияние геометрии и способов подключения электродов на электромеханические характеристики перестраиваемых по частоте дисковых пьезоэлементов» Дефектоскопия, № 5, с. 63-72 (2006)

Приведены результаты исследований амплитудно-частотных и электромеханических характеристик неоднородно электродированных тонких дисковых пьезоэлементов из пьезокерамики ЦТС-19. Показано, что при синфазном подключении кольцевых электродов на одной из поверхностей пьезоэлемента, реализующих его неоднородное напряженно-деформированное состояние, можно возбуждать механические колебания на нескольких частотах резонанса, при которых обеспечивается коэффициент электромеханической связи К_d равный 67% от значения K_d для полностью электродированной пьезоэлемента.

Коновалов С.И., Кузьменко А.Г. «Влияние последовательного и параллельного соединений элементов корректирующей цепи на длительность акустического сигнала пьезоизлучателя» Дефектоскопия, № 11, с. 41-47 (2006)

Рассмотрена пьезопластина, на вход которой, последовательно с ней, включена электрическая корректирующая последовательная или параллельная RL-цепь. Возбуждение излучателя осуществляется импульсом электрического напряжения в виде половины периода синусоиды на собственной частоте пластины. Расчетным путем для обоих вариантов применения корректирующей цепи проведено сравнительное исследование возможности сокращения длительности излучаемого акустического импульса при нагрузке преобразователя на жидкую и твердую среды. В каждом из рассматриваемых случаев определены значения оптимальных (с точки зрения минимальной длительности излучаемых импульсов) параметров, характеризующих данную излучающую систему, а также получены конкретные оценки длительностей и амплитуд излучаемых акустических импульсов.

Данилов В.Н., Артемьев С.А., Захаров А.Ф. «Исследование работы модели прямого ультразвукового преобразователя для иммерсионного и обычного способов контроля» Дефектоскопия, № 6, с. 3-19 (2007)

Проведено экспериментальное и теоретическое исследование работы модели прямого ультразвукового преобразователя для различных акустических нагрузок. Установлено, что в исследуемой конструкции преобразователя относительно толстый клеевой слой между пьезопластиной и протектором резко уменьшает рабочую (эффективную) частоту сигнала при иммерсионной нагрузке. Получено уравнение для оценки эффективной частоты модели преобразователя с учетом характеристик такого слоя.

Мужицкий В.Ф., Ремезов В.Б., Комаров В.А. «Прямое электродинамическое ЭМАП в нормальном поляризующем поле. I. Зависимость от зазора по спектральной теории» Дефектоскопия, № 8, с. 40-52 (2007)

С помощью ранее полученного теоретического описания ЭМАП рассчитаны кривые зависимости амплитуды н диаграмм направленности сдвиговых колебаний от зазора между излучателем высокочастотного поля и границей проводящего полупространства. Показано, что существенную роль в формировании этих зависимостей играет геометрия излучателя: расстояние от его центра до середины излучающего элемента. Этот размер определяет примерные пределы наиболее эффективной части спектра проекций волновых векторов вдоль границы раздела сред, формирующей исследованные зависимости. Оказалось, что значительное влияние на них оказывает частота внешнего поля, являющаяся своеобразным дополнительным к геометрии излучателя регулятором ограничений спектра. Полученные зависимости оказались существенно более пологами, чем те, которые получаются на основе частотно независящей гармонической теории.

Мужицкий В.Ф., Ремезов В.Б., Комаров В.А. «Прямое электродинамическое ЭМАП в нормальном поляризующем поле. II. Акустическое поле переходной зоны излучения» Дефектоскопия, № 8, с. 53-64 (2007)

На основе ранее полученного описания явления прямого ЭМАП с помощью численного анализа проведено изучение поведения амплитуды сдвиговых смещений и угла ввода упругих колебаний от частоты и геометрии излучателей электромагнитного поля. Приведенные данные комментируются с помощью приближенного выражения для разностной схемы излучения звука. Показано, что с увеличением частоты амплитуда смещений достигает максимума, а затем уменьшается. Угол ввода с ростом частоты резко уменьшается до частоты стабилизации местоположения максимума излучения н становится практически независящим от нее, достигая величин, примерно соответствующих излучению дальней зоны. Получены выражения для глубины окончания ближней зоны излучения и условного начала дальней зоны излучения. Показано, что в случае разностной схемы излучения, соответствующей двухфазным излучателям, при ЭМЛП границы обоих зон отодвигаются от поверхности на расстояние, соответствующее отношению среднего диаметра излучателя к ширине излучающего элемента.

Воронков В.А. «Основные закономерности поведения АРД-диаграмм в ближней и переходной зонах совмещенного преобразователя» Дефектоскопия, № 10, с. 41-48 (2007)

Рассмотрены работы, в которых предлагаются расчеты АРД-диаграмм ультразвукового совмещенного преобразователя. Показано, что допущения, принятые в расчетах, могут приводить к непредсказуемо высокой погрешности в ближней и переходной зонах преобразователя. Предложены новые параметры, характеризующие поведение АРД в ближней и переходной зонах, построены зависимости этих параметров от размера плоскодонного отражателя и расстояния между ним и пьезопластнной преобразователя.

Seco F., Jimenez A.R. «Modal analysis of the piezoelectric generation of ultrasonic guided waves for NDT of cylindrical structures» Дефектоскопия, № 10, с. 58-67 (2007)

Генерация ультразвуковых сигналов в цилиндрических волноводах, таких как стержни или кабели, составляет важную задачу неразрушающего контроля элементов таких структур с использованием полноводных мод. Моделирование преобразователя упругих поли является трудной задачей из-за сложности уравнений механики, и при разработке преобразователей часто приходится обращаться к чисто численным методам, например, методу конечных элементов. В статье представлен способ, основанный на анализе мод, который позволяет эффективно количественно определить такие характеристики поверхностной нагрузки ультразвукового преобразователя, как селективность выбора мод, частотная характеристика, переходная характеристика. Использование метода иллюстрировано моделированием генерации осесимметричных и антисимметричных ультразвуковых волн в трубах с помощью многоэлементного пьезоэлектрического устройства.