Цаплев В.М., Коновалов Р.С. «Частотные зависимости констант высших порядков пьезоэлектрической керамики» Дефектоскопия, № 7, с. 14-22 (2017)

Методом нагруженного трехкомпонентного составного вибратора исследованы нелинейные свойства пьезоэлектрической керамики типа ТБК-3 и ЦТС-23. Рассмотрены изменения параметров высших порядков вплоть до пятого при больших уровнях механических (0–120 МПа) и электрических нагрузок (0–600 кВ/м). Представлены результаты исследования продольной гибкости s₁₁^E, пьезомодуля d₃₁, диэлектрической проницаемости е₃₃^σ в диапазоне частот 20–200 кГц, в котором проявляется частотная дисперсия как диэлектрических, так и пьезоэлектрических и упругих параметров.

Бакунов М.И., Царев М.В., Бодров С.Б. «Нестационарный режим конверсии оптических импульсов в терагерцовые поверхностные волны» Труды школы-семинара “Волны-2006”. Секции 4–5. "Электроника, электродинамика, миллиметровые и террагерцовые волны", с. 64-66 (2006)

Исследование временных и спектральных характеристик генерируемых поверхностной электромагнитной волной показало, что в условиях, когда отношение L/L_f в несколько раз превышает единицу и V близко к c, формируется волновой пакет, имеющий форму короткого импульса (несколько осцилляций поля) и распространяющийся без изменения формы на большие (по сравнению с L) расстояния. Это позволяет говорить о привлекательности рассматриваемой в работе схемы как источника для поверхностной ТГц спектроскопии.

Цвелодуб О.Ю., Архипов Д.Г. «Моделирование нелинейных волн на поверхности тонкой пленки жидкости, движущейся под действием турбулентного потока газа» Прикладная механика и техническая физика, 58, № 4, с. 56-67 (2017)

Выведена новая система уравнений для моделирования динамики длинноволновых возмущений на поверхности тонкого горизонтального слоя тяжелой вязкой жидкости, движущейся под действием турбулентного потока газа. В случае малых чисел Рейнольдса жидкости из данной системы уравнений получено эволюционное уравнение для величины отклонения толщины пленки от невозмущенного уровня. Приведены некоторые решения этого уравнения.

Ли Ц.-С., Чень Ч.-Б., Цзяо И.-Х. «Управление мощностью волнового потока в защемленной пластине L-образной формы с использованием пьезоэлектрического актуатора» Прикладная механика и техническая физика, 58, № 4, с. 211-222 (2017)

Изучается задача управления мощностью волнового потока в пластине L-образной формы. Мощность волнового потока уменьшается закрепленной на пластине пьезоэлектрической вставкой, являющейся актуатором. Для расчета оптимальных значений управляющих моментов актуатора используется метод наименьших квадратов. Исследуется работа актуатора при управляющих моментах, близких к оптимальным, c учетом влияния волн, распространяющихся в плоскости пластины.

Кириллов А.Г., Рейман А.М., Циберев А.В. «Акустические доплеровские измерители течений (профилометры) и спектров поверхностного волнения» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 102 (2017)

Представлены результаты разработки специализированных ультразвуковых приборов для исследования профилей течений в природных объектах, профилей дна и поверхностного ветрового волнения для решения задач гидрофизики и гидрометеорологического мониторинга окружающей среды. Ключевые слова: течение жидкости, доплеровские

Андреев В.А., Ципенюк Д.Ю. «Проблема введения конечного размера и переменной массы фотона» Инженерная физика, № 5, с. 17-28 (2017)

Рассматривается 5-мерная Модель расширенного пространства (МРП). В качестве пятой координаты в ней используется действие. В рамках этой модели изучается вопрос о возникновении у фотона ненулевой массы и о его локализации под влиянием внешнего воздействия. Величину и характер этого воздействия можно связать с линейными преобразованиями в Расширенном пространстве. Найдены формулы, выражающие величину массы фотона и параметр его локализации (обрезания) через характеристики таких преобразований, которые образуют группу O(1,4). В МРП параметры обрезания, как в координатном, так и в импульсном пространствах, возникают автоматически и, поэтому, являются объектами, инвариантными относительно преобразований группы O(1,4). В МРП все объекты, как поля, так и частицы, изначально обладают и корпускулярными, и волновыми свойствами, что позволяет естественным образом объяснить этот дуализм.

Ципенюк Д.Ю. «Неизотропные объекты в расширенном пространстве» Инженерная физика, № 6, с. 20-26 (2017)

Рассмотрены процессы возникновения неизотропных объектов в Модели расширенного пространства (МРП) соответствующие рождению/аннигиляции частиц. Предложено введение в МРП нового поля соответствующего компоненту F00 тензора напряжений. Построен новый вид в МРП тензора энергии-импульса-массы. Получены расширенные уравнения Максвелла с учетом сделанных предположений. (основная часть 2001 г., первая редакция в 2004 г., вторая редакция 2017 г.)

Данилов В.Н., Разыграев А.Н., Цуканов М.В. «Сравнение теоретических и экспериментальных результатов исследования ультразвукового контроля металла через плакирующий слой для физической модели» Контроль. Диагностика, № 9, с. 62-72 (2017)

На основе ранее разработанной модели расчета акустического тракта наклонного преобразователя для отражателя типа бокового цилиндрического отверстия при ультразвуковом контроле через плакирующий слой с пониженной по сравнению с основным металлом скоростью поперечных волн проведены расчеты зависимости регистрируемого сигнала от положения преобразователя для отверстия стандартного образца СО-2 (диаметром 6 мм) и аналогичного отверстия физической модели, которые сопоставлялись с результатами измерений с использованием стандартных наклонных преобразователей с частотами 1,8 и 2,5 МГц и различными углами ввода. Установлено, что теоретически выявленные особенности сигналов, обусловленные наличием плакирующего слоя, подтверждены экспериментально. Приведены результаты расчетов сигналов для слоя разной толщины и различных отношений скоростей поперечных волн в нем и в металле.

Цуканова И.В., Сухоруков А.П. «Двухчастотное неколлинеарное взаимодействие оптических пучков в фоторефрактивных кристаллах» Труды школы-семинара “Волны-2006”. Секция 3. "Когерентная, нелинейная и волоконная оптика", с. 83-85 (2006)

Изучается процесс двухчастотного неколлинеарного взаимодействия двух пучков ниже порога возникновения солитонного режима. Рассмотрено явление отражения сигнального пучка от пучка накачки при неколлинеарном взаимодействии в фоторефрактивной среде. Развита теория отражения в приближении геометрической оптики и найден критический угол параметрического отражения. Численное моделирование подтвердило данные аналитических расчетов.

Цукерников И.Е., Шубин И.Л., Невенчанная Т.О. «Проектирование защиты от производственного шума» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Дана историческая справка о действовавших с 1977 г. национальных нормативно-технических документах в области проектирования защиты от производственного шума. Рассмотрены основные положения и особенности свода правил СП 254.1325800.2016, введенного в России в феврале 2017 г. Приведен регламентированный сводом правил перечень работ и рекомендованные методы их выполнения при проектировании защиты от шума, создаваемого производственным оборудованием, для обеспечения санитарных норм шума на рабочих местах, расположенных в помещениях и на территории предприятий и организаций. Даны правила выполнения акустических расчетов, правила подбора и размещения малошумного оборудования, а также проектирования мероприятий по снижению шума средствами строительной акустики.

Цукерников И.Е., Смирнов В.А. «Измерения и анализ вибрации, вызванной движением поездов метрополитена на близлежащие здания и разработка мероприятий по их снижению» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 123 (2017)

Представлены результаты исследования процессов распространения колебаний от поездов Калужско-Рижской линии Московского Метрополитена. Основной целью работы является разработка эффективных мероприятий, позволяющих снизить вибрацию перекрытий и структурного шума в проектируемых зданиях, расположенных вблизи линий метрополитена. Рассматриваемый жилой комплекс состоит из 6-ти секций, расположенный в 15–52 метрах от туннелей метро. Проведённые полевые измерения позволили определить вибрацию поверхности грунта и несущих элементов присутствующих на площадке строительства старых зданий в момент прохождения поездов, а также вычислить передаточные коэффициенты с поверхности грунта на несущие элементы здания. Основными этапами при пересчёте уровней вибрации грунта к уровням вибрации перекрытий являются: 1) определение величины снижения вибрации при переходе от поверхности грунта на фундамент жилого здания; 2) определение потерь колебательной энергии по конструкции здания; 3) определение величины резонансного увеличения колебаний центра плиты перекрытий, по сравнению с колебаниями опорного контура. Полученные в работе коэффициенты передачи могут быть использованы для прогноза уровней вибрации в схожих зданиях и расположенных вблизи линий метрополитена. Расчёт уровней вибрации несущих элементов здания оценивается на соответствие санитарным нормам. Предлагаются мероприятия по снижению уровней вибрации и оценивается их эффективность.

Смирнов В.А., Цукерников И.Е. «Измерения и анализ вибрации, вызванной движением поездов метрополитена на близлежащие здания и разработка мероприятий по их снижению» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Представлены результаты исследования процессов распространения колебаний от поездов Калужско-Рижской линии Московского Метрополитена. Основной целью работы является разработка эффективных мероприятий, позволяющих снизить вибрацию перекрытий и структурного шума в проектируемых зданиях, расположенных вблизи линий метрополитена. Рассматриваемый жилой комплекс состоит из 6-ти секций, расположенный в 15–52 метрах от туннелей метро. Проведённые полевые измерения позволили определить вибрацию поверхности грунта и несущих элементов присутствующих на площадке строительства старых зданий в момент прохождения поездов, а также вычислить передаточные коэффициенты с поверхности грунта на несущие элементы здания. Основными этапами при пересчёте уровней вибрации грунта к уровням вибрации перекрытий являются: 1) определение величины снижения вибрации при переходе от поверхности грунта на фундамент жилого здания; 2) определение потерь колебательной энергии по конструкции здания; 3) определение величины резонансного увеличения колебаний центра плиты перекрытий, по сравнению с колебаниями опорного контура. Полученные в работе коэффициенты передачи могут быть использованы для прогноза уровней вибрации в схожих зданиях и расположенных вблизи линий метрополитена. Расчёт уровней вибрации несущих элементов здания оценивается на соответствие санитарным нормам. Предлагаются мероприятия по снижению уровней вибрации и оценивается их эффективность.

Цукерников И.Е., Шубин И.Л., Невенчанная Т.О. «Проектирование защиты от производственного шума» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 123-124 (2017)

Дана историческая справка о действовавших с 1977 г. национальных нормативнотехнических документах в области проектирования защиты от производственного шума. Рассмотрены основные положения и особенности свода правил СП 254.1325800.2016, введенного в России в феврале 2017 г. Приведен регламентированный сводом правил перечень работ и рекомендованные методы их выполнения при проектировании защиты от шума, создаваемого производственным оборудованием, для обеспечения санитарных норм шума на рабочих местах, расположенных в помещениях и на территории предприятий и организаций. Даны правила выполнения акустических расчетов, правила подбора и размещения малошумного оборудования, а также проектирования мероприятий по снижению шума средствами строительной акустики.

Мавренков Э.М., Цыган В.Н., Денисов А.В., Титов Р.В. «Медико-биологические аспекты оценки поражающего действия на живую силу воздушной ударной волны» Вопросы оборонной техники Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 7-8, с. 62-67 (2016)

Ведущими физическими параметрами, определяющими конечный биологический эффект воздействия ударных волн различной интенсивности на человека, является величина избыточного давления и длительность импульсов. В экспериментах было установлено, что особую значимость имеет длительность импульсов в области до 100 мс, за пределами которой роль временного фактора существенно снижается. Используя в качестве моделей подрывы взрывчатых веществ и дульную ударную волну, установили пределы зон смертельных и контузионных повреждений. В эксперименте установлены пороги возникновения баротравмы легких, среднего уха и мозга. Найдены подходы к экстраполяции полученных результатов применительно к человеку. Получено подтверждение при обследовании участников войны в Афганистане.

Болсуновский А.Л., Брагин Н.Н., Бузоверя Н.П., Чернышев И.Л., Скоморохов С.И., Цыганов А.П. «Особенности аэродинамической компоновки схемы "летающее крыло» с верхним расположением двигателей» Тезисы докладов Пятой открытой Всероссийской (XVII научно-технической) конференции по аэроакустике. (25–29 сентября 2017 г.), с. 44 (2017)

Экологические требования, такие как шум на местности и ограничения выбросов, играют важную роль в гражданской авиации. В эксплуатируемых сейчас конфигурациях самолетов с двигателями под крылом возможности уменьшения шума ограничены. Двигатель вносит основной вклад в уровень шума самолета, по крайней мере, на взлете. В рамках исследований перспективных компоновок ЦАГИ изучает возможность создания «тихого» самолета с экранированием шума двигателей планером. Аэродинамическая компоновка в схеме «летающее крыло» (в дальнейшем ЛК) является одной из наиболее многообещающих альтернатив традиционным компоновкам ЛА типа «крыло+фюзеляж». В течение ряда последних лет в ЦАГИ рассматривается конфигурация дальнемагистрального самолета средней пассажировместимости в схеме ЛК. Исследования показали, что верхнее расположение двигателей, благоприятное с точки зрения шума, несет риск ухудшения аэродинамических характеристик за счет интерференции планера с мотогондолами и пилонами двигателей. В работе представлены различные аспекты аэродинамики ДМС в схеме ЛК, приведены расчетные и экспериментальные результаты.

Хмелев В.Н., Цыганок С.Н., Барсуков Р.В., Хмелев М.В., Ильченко Е.В. «Ультразвуковое оборудование при производстве углеродных наноматериалов» Южно-Сибирский научный вестник, № 2, с. 44-46 (2017)

Работа посвящена анализу ультразвукового технологического оборудования для кавитационной обработки дисперсных систем с преимущественно жидкой фазой, применяемого для проведения научных исследований и промышленного производства углеродных наноматериалов.

Колбин А.И., Цымбал В.В. «Анализ магнитной активности быстровращающихся звезд He 373 и AP 225» Астрономический журнал, 94, № 6, с. 524-536 (2017)

Выполнен анализ спектров и фотометрии двух быстровращающихся членов скопления ? Персея He 373 и AP 225. Получены уточненные оценки проекций экваториальных скоростей вращения vsini=164 км/c и vsini=129 км/c для He 373 и AP 225, соответственно. На основе многополосного фотометрического картирования получены карты распределения пятен по поверхности обеих звезд. Найдены оценки площади запятненности S и средней разности температур незапятненной фотосферы и пятен ΔT (S=7% и ΔT=1000 K для He 373, S=9% и ΔT=800 K для АP 225). Профили линий H? обеих звезд имеют переменную эмиссионную составляющую, ширина которой позволяет говорить о существовании протяженных областей эмиссии, достигающих коротационного радиуса.

Хаврошкин О.Б., Тарасов Н.Т., Тарасова Н.В., Цыплаков В.В. «Сейсмичность Земли как контроль реальности данных Advanced LIGO 14.09.2015 г.» Инженерная физика, № 3, с. 64-70 (2017)

Проверка достоверности данных по «регистрации» гравитационных волн системой LIGO из-за принципиальной значимости для современной физики требует разнообразных методов проверки. Существующий опыт авторов позволил привлечь опыт анализа сейсмических полей для регистрации потока космических нейтрино. В основе этого метода лежит эффект Аномального Нейтринного Радио Изотопного (АНРИ) поглощения, получающий все более широкое распространение. Создана методика обработки сейсмических данных, позволяющая обнаружить поток нейтрино от вспышки сверхновой. Однако, в случае «регистрации» гравитационных волн системой LIGO сопутствующего потока нейтрино не обнаружено ни разработанным ранее методом, ни на самых мощных установках Ice Cube и Antares. То есть, за гравитационные волны принят сейсмический сигнал–помеха.

Кириловский С.В., Поплавская Т.В., Цырюльников И.С., Маслов А.А. «Развитие возмущений в ударном слое на пластине в потоке смеси колебательно-возбужденных газов» Теплофизика и аэромеханика, № 3, с. 433-442 (2017)

Представлены результаты численного и экспериментального исследований развития возмущений в гиперзвуковом ударном слое на пластине, обтекаемой потоком смеси колебательно-возбужденных газов. Экспериментальное исследование проводилось в импульсной высокоэнтальпийной аэродинамической трубе ИТ-302 ИТПМ СО РАН. Численное моделирование выполнялось с помощью пакета ANSYS Fluent на базе решения нестационарных двумерных уравнений Навье–Стокса с добавлением модулей, создаваемых пользователем и позволяющих учитывать колебательную неравновесность молекул углекислого газа в рамках модели двухтемпературной аэрогазодинамики. Получено, что увеличение концентрации углекислого газа в смеси с воздухом приводит к снижению интенсивности возмущений давления на поверхности. Показана эффективность (до 20%) управления переходом к турбулентности методом звукопоглощающих покрытий в колебательно возбужденных потоках смеси углекислого газа и воздуха.

Сухоручкин Д.А., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Ультразвуковая визуализация малых рассеивателей через неоднородный по толщине твердотельный слой» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Задача ультразвуковой визуализации структур головного мозга значительно осложняется присутствием черепа, который приводит к сильным аберрациям и ослаблению проходящих сквозь него акустических волн. Причиной тому является заметное различие скоростей звука и акустических импедансов черепной кости и мягких тканей, а также неоднородность черепа по толщине. В работе в двумерном приближении построена теоретическая модель для описания распространения акустических волн в неоднородной среде, в том числе при наличии твердотельных включений типа черепной кости. На основе полученных данных в ходе численного эксперимента проанализирована возможность получения ультразвукового изображения мягких тканей головного мозга через неоднородный по толщине твердотельный слой в применении к транскраниальной диагностике структур мозга.

Гильфанова Л.И., Цысарь С.А., Юлдашев П.В., Свет В.Д. «Акустическое поле в неоднородных средах в виде костей черепа» Труды школы-семинара “Волны-2015”. Секция “Спектроскопия, диагностика и томография”, с. 22-26 (2015)

Сегодня ультразвук активно используется во многих областях науки, техники и медицины. Широкий спектр применений ультразвука связан с его способностью проникать внутрь исследуемых объектов. На этом основан целый ряд методов ультразвуковой диагностики. Целью работы является разработка метода для расчёта структуры волновых полей в условиях неоднородной среды. Практическая ценность метода обусловлена необходимостью расчёта полей в задаче визуализации структур головного мозга сквозь кости черепа, являющиеся рассматриваемыми неоднородностями. Для возможности проведения численного анализа и модельного эксперимента необходимо иметь фантомы костей с известными акустическими параметрами: скоростью звука, скоростью сдвиговых волн, коэффициентом затухания и его частотной зависимостью. Однако для воспроизведения таких эффектов можно обойтись и без сложного фантома и, более того, можно сделать его однородным с некими усреднёнными параметрами плотности и скорости, которые можно легко варьировать. При этом рассеяние звука на внутренних неоднородностях кости можно сымитировать дополнительными неровностями нижней границей кости с заданным пространственным масштабом, который также можно изменять, применяя соответствующую механическую обработку этой поверхности. Многочисленные исследования акустических параметров черепной костной ткани показывают, что она характеризуется очень широким диапазоном плотностей, скоростей продольных волн и коэффициентов поглощения. В работе для создания фантомов кости черепа использовались модифицированная эпоксидная смола марки ЭД-20 из состава клея ЭДП (производство г. Дзержинск), отвердитель и порошок оксида алюминия.

Николаев Д.А., Цысарь С.А. «Метод интеграла Рэлея для исследования импульсных ультразвуковых источников» Труды школы-семинара “Волны-2015”. Секция “Спектроскопия, диагностика и томография”, с. 74-76 (2015)

При исследовании ультразвуковых пучков и их использовании чрезвычайно важно уметь точно предсказывать акустическое поле, создаваемое излучателем. Самым распространённым способом излучения ультразвуковых пучков является использование колеблющихся поверхностей (мембраны, пьезоэлектрические излучатели). Распределение колебательной скорости вдоль этой поверхности на практике неравномерно. Причинами этого могут служить дефекты излучателя, его структура, волны Лэмба, возникающие в пьезопластине. Поэтому для того, чтобы узнать, как волна распространяется в пространстве, необходимо определить реальную структуру колебаний поверхности ультразвукового источника. Для ультразвуковых излучателей, работающих в жидкостях, наиболее удобным и точным методом измерения скорости колеблющейся поверхности является акустическая голография. В акустике, в отличие от оптики, благодаря относительно низкой частоте колебаний, удаётся производить прямое измерение амплитуды и фазы в каждой точке поверхности, называемой голограммой. И это не единственное преимущество акустической голографии. Одно из них связано с возможностью в ряде случаев проводить измерения на небольших, по сравнению с длиной волны, расстояниях от источника. В этом случае удаётся зарегистрировать неоднородные волны, экспоненциально затухающие при удалении от излучающей поверхности. Данная техника называется акустическая голография «ближнего поля». Она позволяет получить пространственное разрешение, не ограниченное дифракционным пределом. Ещё одним достоинством акустической голографии является возможность её обобщения на случай импульсных источников, широко применяемых в неинвазивной УЗ хирургии. Основная цель работы состоит в определении количественных параметров импульсных акустических полей путём разработки численного алгоритма решения обратной задачи излучения с применением метода нестационарной акустической голографии на основе интеграла Рэлея. В работе осуществляется экспериментальная верификация разработанного алгоритма на примере реального терапевтического фокусированного ультразвукового излучателя, работающего в импульсном режиме. На поверхности источника имеются искусственно созданные неоднородности распределения поля, которые восстанавливаются с разрешающей способностью, ограниченной лишь дифракционным пределом. Для определения оптимальных параметров системы сканирования предварительно была создана численная модель и проведены расчёты.

Цысарь С.А., Свет В.Д. «Методы профилирования шлама в нефтяных хранилищах» Труды школы-семинара “Волны-2015”. Секция “Спектроскопия, диагностика и томография”, с. 101-104 (2015)

Метод акустического профилирования шлама использует принцип многолучевой батиметрии морского дна с использованием фазированных антенных решёток с адаптацией для использования в нефтепродуктах.

Юлдашев П.В., Цысарь С.А., Хохлова В.А., Свет В.Д., Сапожников О.А. «Виртуальный ультразвуковой сканер для исследования проблемы визуализации структур и сосудов головного мозга через кости черепа» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 130-131 (2017)

В настоящее время визуализация внутренних структур мозга осуществляется с помощью рентгеновской или магнитно-резонансной томографии. Однако за последние несколько лет всё большее внимание стало уделяться ультразвуковым методам транскраниальной визуализации. Проблема транкскраниальной визуализации заключается в сильном влиянии эффектов поглощения, реверберации и рефракции на прохождение диагностических импульсов через кости черепа. В результате возникают паразитные сигналы, маскирующие полезные сигналы от рассеивателей, расположенных за костью. Компенсация искажений возможна при использовании многоэлементных приёмо-излучающих двумерных решёток. Для теоретического исследования возможностей двумерных решёток при транскраниальной визуализации была разработана трехмерная компьютерная модель ультразвукового сканера. Модель основана на численном решении линейного волнового уравнения для неоднородной среды без учета сдвиговой упругости. В численном алгоритме используется представление полей давления, колебательной скорости и параметров среды в Фурье-пространстве, соответствующем обычным пространственным координатам. Компоненты колебательной скорости вычисляются на смещённых на полшага по времени и по пространству сетках. В численном эксперименте моделировалось построение ультразвукового изображения при помощи решетки размером 7x×0 мм, состоящей из 10000 квадратных элементов. Череп был представлен фантомом, одна сторона которого, обращенная к решетке, была плоской, а другая сторона содержала случайные неровности с амплитудой 1–5 мм. По акустическим свойствам фантом черепа был однородным с плотностью 1900 кг/м³ и скоростью звука 2500 м/с, что соответствует параметрам реальных черепных костей. За фантомом на расстоянии 3 см был помещен сферический рассеиватель диаметром 3 мм. Для создания диагностического пучка все элементы решетки одновременно излучали одинаковый импульс частотой 1 МГц и длительностью 2 периода. При помощи эхо-импульсного метода по первым двум отражениям был восстановлен профиль неровностей кости с целью использования этой информации для коррекции аберраций. Построение изображения рассеивателя проводилось методом сложения сигналов с учётом их задержек, используемым в традиционном B-режиме ультразвуковой визуализации. Для компенсации аберраций вычислялись задержки на пути луча, проведенного между рассеивателем и элементом решетки с учетом прохождения через фантом черепа. Показано, что построить изображение рассеивателя удается только в случае компенсации аберраций.

Сухоручкин Д.А., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Эхо-импульсная ультразвуковая визуализация через неоднородный по толщине твердотельный слой в применении к транскраниальной диагностике структур мозга» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 131 (2017)

Задача ультразвуковой визуализации структур головного мозга значительно осложняется присутствием черепа, который приводит к сильным аберрациям и ослаблению проходящих сквозь него акустических волн. Причиной тому является заметное различие скоростей звука и акустических импедансов черепной кости и мягких тканей, а также неоднородность черепа по толщине. В настоящей работе в двумерном приближении построена теоретическая модель для описания распространения акустических волн в неоднородной среде, в том числе при наличии твердотельных включений типа черепной кости. На основе полученных данных в ходе численного эксперимента проанализирована возможность получения ультразвукового изображения мягких тканей головного мозга через неоднородный по толщине твердотельный слой в применении к транскраниальной диагностике структур мозга.

Сапожников О.А., Хасанова М.В., Цысарь С.А. «Теоретическое исследование и экспериментальная демонстрация возможности создания режима плоской бегущей волны при использовании плоского пьезоэлектрического источника большого волнового размера.» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Исследуется возможность экспериментальной реализации акустического поля в форме бегущей плоской волны с целью измерения коэффициента поглощения и скорости звука в среде распространения. Для этого предлагается использовать плоский пьезоэлектрический источник и проводить измерения в импульсном режиме на небольших расстояниях от излучающей поверхности. В результате теоретического моделирования, основанного на точном решении волнового уравнения на оси круглого поршневого излучателя, выявлены пространственные и временные интервалы для существования режима плоской волны. Показано, что предложенный метод позволяет измерить коэффициент поглощения ультразвука в жидкостях и мягких биологических тканях в мегагерцовом диапазоне частот с использованием излучателей сантиметровых размеров.

Крит Т.Б., Цысарь С.А., Андреев В.Г. «Измерение сдвигового модуля упругости резиноподобного полимера методом крутильных колебаний» Труды школы-семинара “Волны-2006”. Секция 7. “Спектроскопия, диагностика и томография неоднородных сред”, с. 49-51 (2006)

Измерение сдвигового модуля резиноподобных материалов, близких по своим теплофизическим и акустическим параметрам к мягкой биологической ткани является важной составляющей ряда задач по проведению экспериментов, относящихся к медицинской акустике. В работе проводилось измерение модуля сдвига методом крутильных колебаний. Также установка позволяла проводить измерения методом статической нагрузки.

Петросян С.А., Цысарь С.А., Свет В.Д., Дементьев Д.А., Чуренков А.В. «Метод оптической регистрации акустических полей в жидкостях» Труды школы-семинара “Волны-2015”. Секция “Спектроскопия, диагностика и томография”, с. 80-83 (2015)

Акустическое поле представляет собой области разряжения и сжатия, распространяющиеся в веществе в виде волны. Для регистрации таких полей можно применять оптические методы. В основе лежит акустооптический эффект, заключающийся в том, что при сжатии показатель преломления вещества увеличивается, и свет при прохождении через эти участки преломляется. Если же среду осветить пучком света и за средой поставить экран, то можно увидеть изображение проекции звукового поля. Недостаток этого метода заключается в том, что по картине нельзя восстановить количественные значения интенсивности акустического поля. Существует альтернативный способ – лазерная виброметрия поверхности. Принцип работы лазерного виброметра основан на доплеровском сдвиге частоты лазерного излучения, отраженного от колеблющегося объекта. Также виброметр может определять смещение поверхности, измеряя разность фаз между опорным лазерным лучом и лучом, отраженным от исследуемой поверхности. Лазерный виброметр тяжело использовать в жидкостях, так как они обладают сильным акустооптическим взаимодействием. Задача состоит в том, чтобы избежать этого взаимодействия путём передачи акустического поля на жесткую поверхность. Данный метод позволит зарегистрировать амплитуду и фазу акустического поля на плоской поверхности и решить обратную волновую задачу. Конкретная задача состоит в том, чтобы создать численную модель распространения акустической волны из жидкости через жесткий стержень, колебания которого будут регистрироваться оптическим методом, и с помощью неё найти оптимальные параметры системы для эффективной передачи акустического сигнала.

Терзи М.Е., Цысарь С.А., Юлдашев П.В., Сапожников О.А. «Экспериментальное исследование способности закрученных ультразвуковых пучков поворачивать поглотители больших волновых размеров» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 70-71 (2017)

Волны любой природы переносят энергию и количество движения. При определенных конфигурациях волновых пучков возможен также перенос углового момента; такие пучки называются «закрученными». В настоящей работе исследуется способность закрученного акустического пучка мегагерцового диапазона вращать поглотитель большого размера (диаметром в несколько десятков длин волн) в жидкости. Закрученный пучок формировался в воде пропусканием ультразвукового излучения от фокусирующего пьезокерамического источника через неоднородную по толщине 12-секторную фазовую пластину из оргстекла. Пучок распространялся вертикально вверх и направлялся на акустический поглотитель в виде цилиндра диаметром 10 см и высотой 3 см, изготовленного из силиконовой резины. Поглотитель был свободно подвешен на тонкой упругой нити. Продемонстрировано, что при облучении поглотителя он приводится во вращение. С помощью сканирования акустического поля в поперечной плоскости миниатюрным гидрофоном находились двумерные распределения амплитуды и фазы волны, и на их основе рассчитывался приложенный к поглотителю момент радиационной силы пучка. Результаты расчетов находятся в согласии с проведёнными наблюдениями.

Черепанова Ж.В., Сапожников О.А., Цысарь С.А., Крыжановский М.А. «Использование радиационной силы, оказываемой на протяжённый поглотитель, для измерения акустических потерь при прохождении ультразвукового пучка через твердотельный слой» II Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXX сессией Российского акустического общества. Нижний Новгород, 6–9 июня 2017 г. Программа и аннотации докладов, с. 76 (2017)

При прохождении акустической волны через расположенный в жидкости твердотельный слой возникают энергетические потери, вызванные как поглощением в слое, так и отражениями от его границ. Поскольку неоднородный по толщине слой вызывает заметные искажения волнового фронта, то традиционный способ измерения потерь, основанный на регистрации уменьшения амплитуды плоской волны, оказывается неприменимым. В этих условиях требуется измерять мощность волны методом, не чувствительным к амплитудно-фазовой структуре акустического поля. В работе в качестве такого метода предлагается подход, основанный на измерении радиационной силы, оказываемой ультразвуковым пучком на протяжённый поглотитель.

Терзи М.Е., Цысарь С.А., Юлдашев П.В., Сапожников О.А. «Теоретический анализ крутящего момента, оказываемого закрученным ультразвуковым пучком на расположенный в жидкости поглотитель» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

Волны любой природы переносят энергию и количество движения. При определенных конфигурациях волновых пучков возможен также перенос углового момента; такие пучки называются «закрученными». В работе исследуется способность закрученного акустического пучка мегагерцового диапазона вращать поглотитель большого размера (диаметром в несколько десятков длин волн) в жидкости. Закрученный пучок формировался в воде пропусканием ультразвукового излучения от фокусирующего пьезокерамического источника через неоднородную по толщине 12 секторную фазовую пластину из оргстекла. Пучок распространялся вертикально вверх и направлялся на акустический поглотитель в виде цилиндра диаметром 10 см и высотой 3 см, изготовленного из силиконовой резины. Поглотитель был свободно подвешен на тонкой упругой нити. Продемонстрировано, что при облучении поглотителя он приводится во вращение. С помощью сканирования акустического поля в поперечной плоскости миниатюрным гидрофоном находились двумерные распределения амплитуды и фазы волны, и на их основе рассчитывался приложенный к поглотителю момент радиационной силы пучка. Результаты расчетов находятся в согласии с проведёнными наблюдениями.

Черепанова Ж.В., Крыжановский М.А., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Применение эффекта радиационного давления для измерения потерь энергии ультразвукового пучка при его прохождении через расположенный? в жидкости твердотельныи? слои?» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2017/5 (2017)

При прохождении акустической волны через расположенный в жидкости твердотельный слой возникают энергетические потери, вызванные как поглощением в слое, так и отражениями от его границ. Поскольку неоднородный по толщине слой вызывает заметные искажения волнового фронта, то традиционный способ измерения потерь, основанный на регистрации уменьшения амплитуды плоской волны, оказывается неприменимым. В этих условиях требуется измерять мощность волны методом, не чувствительным к амплитудно-фазовой структуре акустического поля. В качестве такого метода предлагается подход, основанный на измерении радиационной силы, оказываемой ультразвуковым пучком на протяженный поглотитель.

Николаев Д.А., Цысарь С.А. «Характеризация нелинейных ультразвуковых полей» Труды школы-семинара “Волны-2016”. Секция “Спектроскопия и томография”, с. 46-47 (2016). 66 с.

Работа посвящена анализу и сравнению восстановленных характеристик поля методом Фурье и численным расчетом на основе укороченного волнового уравнения Вестервельта, не учитывающего потери волны в среде. Численные расчеты проводились для акустических пучков, создаваемых круглым фокусированным поршневым излучателем, работающим на частоте f=1 МГц. Разработанный алгоритм далее планируется использовать для решения нелинейной задачи.

Цысарь С.А., Бобкова С.М., Крит Т.Б., Хохлова В.А., Андреев В.Г. «Измерение распределения температуры в фокальной области ультразвукового излучателя в фантомах биологической ткани» Труды школы-семинара “Волны-2006”. Секция 7. “Спектроскопия, диагностика и томография неоднородных сред”, с. 66-68 (2006)

Проведение измерений и контроля температуры в фокальной области греющего терапевтического ультразвукового излучателя является важной проблемой при проведении современных неинвазивных хирургических операций. Особенностью задачи является то, что нагрев ткани производится с помощью сфокусированного ультразвука до температур выше 70–90°С за короткое время 1–2 сек, при этом характерный размер нагреваемой области достаточно мал: от нескольких единиц до нескольких десятков кубических миллиметров. В работе предложен метод измерения температуры по измерению задержки зондирующего импульса, проходящего через нагретую область. Локальность измерения температуры обеспечивается фокусировкой пробного ультразвукового пучка в нагретую область. Сравнение результатов измерений по задержке зондирующего импульса осуществлялось с данными, полученными с использованием термопар, встроенных в образец. Измерения проводились в образце, изготовленном из полимерного материала (пластисол, производитель: MF manufacturing Co) теплофизические и акустические параметры которого близки к характеристикам мягкой биологической ткани.