Лукьянов Д.П., Боронахин А.М., Шевченко С.Ю., Хиврич М.А., Амиров Т.А. «Микроакселерометр на поверхностных акустических волнах с кольцевым резонатором на анизотропном материале» Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника, 22, № 5, с. 116-129 (2019)

Введение. Состояние объектов эксплуатации (например, на железной дороге) контролируется системами диагностики. В их составе используются микроэлектромеханические системы, комплектуемые датчиками ускорения (акселерометрами). В процессе эксплуатации акселерометры подвергаются значительным вибрациям и многократно повторяющимся ударным воздействиям. Это накладывает ограничения на конструкцию и материалы, из которых изготавливаются акселерометры. Цель работы. Разработка микромеханического акселерометра (ММА) на поверхностных акустических волнах (ПАВ), способного измерять ударные воздействия. Материалы и методы. Теоретическая часть работы выполнялась с применением математической теории дифференциальных уравнений, теоретической механики, конечно-элементарного анализа и элементов теории ПАВ. В ходе работы применялась математическая обработка в программах MATLAB, Mathcad, Maple, COMSOL Multiphysics, OOFELIE::Multiphysics, ПО Bluehill3, CorelDRAW. Экспериментальные исследования проведены с привлечением напольной автоматизированной испытательной системы INSTRON 5985.Результаты. Разработана концепция построения и предложена оригинальная конструкция ММА на ПАВ, способного измерять ударные воздействия в сотни g. Разработан чувствительный элемент (ЧЭ) сенсора. Анализ материалов для пластин в составе конструкции ММА на ПАВ показал, что ЧЭ из кварца ST-среза отличается более широким диапазоном измеряемых ускорений и более высоким порогом чувствительности, чем ЧЭ из ниобата лития среза YX-128°. Выработаны требования и исследована возможность повышения порога чувствительности датчика. Сформулированы требования к проектированию и предложена топология встречно-штыревого преобразователя (ВШП) в виде кольцевого резонатора. Предложена оригинальная топология резонатора с неэквидистантным ВШП для учета анизотропии материала чувствительного элемента. Оценены выходные характеристики: порог чувствительности, динамический диапазон, масштабный коэффициент. Предложена методика расчета ММА на ПАВ с кольцевым резонатором на анизотропном материале. ЧЭ ММА такой конструкции имеет высокий порог чувствительности, широкий динамический диапазон и малую поперечную чувствительность. Заключение. Предложенная методика проектирования ЧЭ твердотельного датчика линейных ускорений позволяет выбрать материал и систему съема измерительной информации в зависимости от технических требований. Благодаря оригинальности конструкторско-технологического решения предложенный акселерометр позволяет проводить измерения в широком диапазоне ударных воздействий.

Володин И.В. «Моделирование поверхностных волн методом решеточных уравнений Больцмана» Математическое моделирование в естественных науках, № 1, с. 32-36 (2019)

Рассматривается эволюция затухания гравитационно-капиллярных волн и динамика поверхности раздела двух сред в поле обратно-поступательных горизонтальных линейных вибраций. Предполагается, что вязкость обеих фаз одинакова. Производится численное моделирование задач методом решеточных уравнений Больцмана (D2Q9), применяется модель HCZ.

Савотченко С.Е. «ТМ поляризованные поверхностные волны, распространяющиеся вдоль поверхности фоторефрактивного кристалла с нелинейным самофокусирующим покрытием» Конденсированные среды и межфазные границы, 21, № 3, с. 441-445 (2019)

Рассмотрена модель композитной волноводной структуры, основанная на фоторефрактивном кристалле с диффузионным механизмом с нелинейным самофокусирующим покрытием. Показано, что вдоль такой структуры могут распространяться поверхностные волны необыкновенной поляризации. Определены характеристики таких волн. Установлена возможность и условия увеличения или подавления поля на границе фоторефрактивного кристалла.

Архипов В.А., Усанина А.С., Басалаев С.А., Каличкина Л.Е., Мальков В.С. «Динамика всплытия кластера пузырьков в присутствии поверхностно-активного вещества» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 104-112 (2020)

Представлены результаты экспериментального исследования процесса всплытия компактного кластера монодисперсных пузырьков воздуха в жидкости, содержащей поверхностно-активное вещество, при числах Рейнольдса Re=0.001–1. Для исследования эффекта ПАВ на движение кластера пузырьков разработана экспериментальная установка. Исследовано влияние размера пузырьков, концентрации кластера пузырьков и концентрации поверхностноактивного вещества в жидкости на динамику всплытия группы пузырьков. Получены эмпирические зависимости для коэффициента сопротивления кластера пузырьков, всплывающего в присутствии и в отсутствие поверхностно-активного вещества.

Тазиев Р.М. «Поверхностные акустические волны в кристаллах Ca₂Al₂SiO₇» Фундаментальные проблемы современного материаловедения, 15, № 4, с. 538-542 (2018)

исленно исследованы свойства поверхностных акустических волн (ПАВ) в новом монокристалле Ca₂Al₂SiO₇. В расчетах параметров ПАВ ориентация плоскости среза кристалла задавалась двумя углами Эйлера a и m, а направление распространения волны в этой плоскости – третьим углом Эйлера q. Учитывая симметрию кристаллов Ca₂Al₂SiO₇, для фиксированного значения угла a=0° углы m и q варьировались в диапазоне углов от 0 до 90° с шагом 2°. Показано, что параметры ПАВ меняются в следующих пределах: 1) скорость ПАВ изменяется от 3450 м/с до 4150 м/с. 2) коэффициент электромеханической связи ПАВ изменяется от 0 до 0,14%. 3) угол отклонения потока энергии волны изменяется от –28 до 28°. Поверхностная акустическая волна имеет максимальное значение коэффициента электромеханической связи (>>0,1%) в Z+63°, X-срезе кристалла. Для случая Z, X+45°-среза кристалла коэффициент электромеханической связи ПАВ равен 0,08%. Рассчитана частотная зависимость проводимости встречно-штыревых преобразователей (ВШП) ПАВ с числом электродов 100, с периодом структуры 20 микрон и толщиной электродов из алюминия, равную 0.4 мкм для этих двух срезов кристалла Ca₂Al₂SiO₇. В обоих случаях возбуждение объемных акустических волн в ВШП отсутствует. Вытекающая акустическая волна, генерируемая в ВШП в Z+63°, X-срезе кристалла, имеет коэффициент электромеханической связи, который в 5 раз меньше, чем ПАВ. Эти два среза кристалла Ca₂Al₂SiO₇ наиболее подходят для применений в устройствах на ПАВ.

Муравьев В.В., Гущина Л.В., Казанцев С. «Оценка накопленной поврежденности шеек осей колесных пар вагонов ультразвуковым методом с использованием рэлеевских и головных волн» Дефектоскопия, № 10, с. 14-23 (2019)

Для исследования деструктуризации металла поверхностного слоя шейки оси вагонных колесных пар в результате длительной эксплуатации предложены методика и устройство для измерения скорости ультразвуковых рэлеевских и головных волн. Обнаружено различие времен прохождения поверхностных и головных волн вблизи торца и галтельного перехода в предподступичную часть шейки оси, свидетельствующее о наличии накопленной микродефектности в поверхностной области галтельного перехода шеек осей после длительной эксплуатации. Предложен критерий оценки накопленной поврежденности в зоне максимальной концентрации напряжений в поверхностном слое галтели шеек осей колесных пар вагонов.

Скальский В.Р., Мокрый О.М., Великий П.П., Долишний П.М., Толопко Я.Д. «Новая методика определения скорости поверхностных акустических волнах» Техническая диагностика и неразрушающий контроль, № 3, с. 25-29 (2019)

Рассмотрены особенности измерения скорости поверхностных акустических волн с помощью контактного преобразователя, у которого возбуждающая и приемная части жестко соединены между собой. Предложена новая методика измерения скорости таким преобразователем с использованием образца сравнения. Осуществлено измерение скорости поверхностных волн в стальных образцах. Также измерена скорость в этих образцах с помощью лазерной ультразвуковой технологии для апробации нового метода. Показана эффективность использования предложенной методики. https://doi.org/10.15407/tdnk2019.03.04