Волик Д.П. «Коррекция АЧХ акустооптического дефлектора с щелевым пьезопреобразователем» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 2, с. 174-184 (2018)

Применительно к акустооптическому дефлектору СВЧ диапазона длин волн, в котором ультразвук возбуждается с поверхности пьезоэлектрического кристалла – ниобата лития щелевым пьезопреобразователем, проанализирована возможность коррекции основных параметров его амплитудно-частотной характеристики. Управление амплитудно-частотной характеристикой и, в частности, расширение полосы рабочих частот, а также подавление паразитных полос пропускания, осуществляется путём формирования соответствующего амплитудного распределения электрического и, как следствие, акустического поля в пространстве между планарными электродами. Проанализированы несколько частных случаев распределения сформированного поля, спадающего от центра к краям по направлению падающего света электродинамической возбуждающей ультразвук структуры: по линейному закону, по закону косинус на «пьедестале», а также по закону Гаусса. Для исследуемых распределений проанализированы формы амплитудно-частотных характеристик и их отличия от традиционной, описываемой функцией вида [sin(x)/x]², которая формируется неаподизированным щелевым поверхностным пьезопреобразователем. Показано, что степень подавления паразитных (боковых) полос пропускания акустооптического дефлектора может составлять порядка (30–40) дБ, при расширении полосы рабочих частот, составляющем для разных распределений от 10 до 30%, сопровождающееся незначительным снижением эффективности дифракции. Предложены конструкции пьезопреобразователей, позволяющих обеспечить исследуемые распределения возбуждаемых полей, изготовление которых может быть реализовано стандартными методами микроэлектроники, которые широко используются при изготовлении устройств на поверхностных акустических волнах.

Гаврилов А.М., Севастьянов Н.Д. «Опыт создания и результаты исследования тепловой автогенерации звука на основе трубы Рийке» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 2, с. 193-206 (2018)

Целью работы является создание действующего образца трубы Рийке и исследование на его основе тепловой автогенерации звуковых волн. Рассмотрены исторические аспекты, основные этапы открытия и изучения разных проявлений необычного физического явления, находящегося на стыке термодинамики и акустики, отмечена актуальность дальнейших исследований, обсуждаются особенности проявления и возможного практического использования термоакустической генерации. Рассмотрены теоретические аспекты возникновения и существования акустических колебаний в открытой вертикально расположенной трубе. Показано, что столб воздуха в трубе может совершать одно или несколько собственных колебаний, представляющих собой стоячие волны, ограниченные концами трубы, на длине которой укладывается целое число полуволн. Причиной возбуждения колебаний может послужить любой внешний звук или движение воздуха в трубе, наибольшей амплитудой обладает основное собственное колебание. На концах трубы расположены узлы приращений давления стоячей звуковой волны, пучности колебательного смещения и скорости частиц воздуха. Незатухающие колебания обусловлены непрерывным притоком энергии от нагревателя, расположенного внутри нижней части трубы. Роль нагревателя не сводится лишь к созданию тяги, – поступательного движения воздуха вверх по трубе. Благодаря нагревателю внутри трубы Рийке возникает положительная акустическая обратная связь. В состав автоколебательной системы входят источник энергии (нагреватель), колебательная система (столб воздуха в трубе), задающая частоту колебаний и звено положительной обратной связи, обеспечивающее периодическое в нужные моменты времени поступление энергии от нагревателя в колебательную систему для компенсации потерь энергии колебаний из-за трения, излучения и др. Экспериментально проверены известные теоретические модели. Исследованы зависимости тепловой мощности, приводящей к генерации звука, от расположения нагревателя и частоты звука от длины трубы. Экспериментально изучено влияние бокового отверстия на срыв генерации. Полученные результаты представляют интерес для понимания особенностей возникновения и практического использования эффекта Рийке.