Горбачев И.А., Смирнов А.В., Кашин В.В., Юдин С.Г., Анисимкин В.И., Колесов В.В. «Исследование структурных и пьезоэлектрических свойств плёнок ПВДФ, полученных методом Ленгмюра–Блоджетт» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 246-251 (2020)

Методом Ленгмюра–Блоджет созданы гибкие пьезоэлектрические пленки на основе поливинилиденфторида (ПВДФ). Поляризация полимера осуществлялась в процессе формирования монослоя на поверхности субфазы. Для исследования пьезоэлектрических свойств созданных пленок на их поверхности создавались планарные электродные структуры методом принтинга проводящими чернилами. Морфологические и структурные свойства полученных пьезоэлектрических плёнок и электродных структур изучались с помощью сканирующей электронной микроскопии. При помощи пьезоэлектрического зонда была измерена пьезоконстанта d33.

Коннова Е.О., Юлдашев П.В., Хохлова В.А. «Использование графических ускорителей при моделировании нелинейных ультразвуковых пучков на основе уравнения Вестервельта» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 134-140 (2020)

При проектировании мощных ультразвуковых преобразователей медицинского назначения возникает задача моделирования нелинейных фокусированных пучков. Для ее решения удобной волновой моделью является однонаправленное нелинейное уравнение Вестервельта. Большой волновой размер излучателей (около сотни длин волн), малый размер фокальной области высоких гармоник основной частоты (доли миллиметра), а также учет большого числа гармоник в численной модели (до 1000) для описания волн с ударными фронтами приводят к необходимости построения численного решения уравнения на больших пространственных сетках с размером матриц порядка 10000 на 10000. Реализация данной задачи на центральном процессоре (CPU) персонального компьютера занимает время до нескольких суток. Целью работы было разработать алгоритм распараллеливания расчетов оператора дифракции методом углового спектра, оператора нелинейности с помощью метода Рунге-Кутты четвертого порядка и оператора поглощения на графическом процессоре (GPU). Реализация данной задачи на GPU позволила ускорить расчеты в несколько раз по сравнению с CPU.

Пестова П.А., Карзова М.М., Юлдашев П.В., Хохлова В.А. «Влияние траектории перемещения фокуса на равномерность температурного поля при импульсном воздействии мощного ультразвукового пучка на биологическую ткань» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 320-325 (2020)

В методе гистотрипсии с кипением ударно-волновое ультразвуковое воздействие применяется для механического разрушения задаваемых объемов биологической ткани. При таком воздействии важным является отсутствие эффектов тепловой денатурации, однако нагрев ткани неизбежен за счет поглощения энергии ультразвукового пучка. Актуальная задача состоит в выборе оптимального протокола облучения в режиме гистотрипсии с кипением, при котором пиковые температуры в области облучаемого объема будут наименьшими, а температурное поле наиболее равномерным. В работе был проведен численный эксперимент по облучению образца ткани печени ex vivo методом гистотрипсии с кипением с помощью терапевтической решетки клинической системы MRg HIFU Sonalleve V2. Фокусировка ультразвукового пучка описывалась с помощью уравнения Вестервельта, а температурное поле моделировалось с помощью неоднородного уравнения теплопроводности. Рассматривались траектории облучения ткани, состоящие из дискретных фокусов, расположенных на концентрических окружностях. Было показано, что выбор протокола облучения, при котором временной интервал между повторным облучением одной и той же точки фокуса был наибольшим, обеспечивает более однородную структуру температурного поля.

Бобина А.С., Росницкий П.Б., Хохлова Т.Д., Юлдашев П.В., Хохлова В.А. «Искажение и затухание сфокусированного ультразвукового пучка при прохождении через брюшную стенку в задачах неинвазивной хирургии абдоминальных гематом» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 289-294 (2020)

Возможность применения высокоинтенсивного фокусированного ультразвука для неинвазивной ликвификации абдоминальных гематом представляет интерес для современных клиницистов. Численный эксперимент по расчету ультразвукового поля внутри тела человека является важным инструментом планирования операции при фокусировке ультразвука через брюшную стенку. В работе исследовано распространение фокусированной ультразвуковой волны через реалистичную акустическую модель торса человека, полученную по результатам сегментации изображений компьютерной томографии. Моделирование поля проводилось для различных положений излучателя с частотой 1 МГц на основе псевдоспектрального метода решения линейного волнового уравнения в неоднородной среде (программа k-Wave). Исследовано смещение фокального максимума поля в пространстве и уменьшение максимально достижимой интенсивности поля, связанные с поглощением и аберрациями. Выбрано наиболее выигрышное расположение излучателя относительно тела человека для минимизации искажений ультразвукового пучка.

Латифов Ф.С., Юсифов М.З. «Параметрические колебания подкрепленной перекрестными системами ребер ортотропной, повреждающейся цилиндрической оболочки, контактирующей с вязкоупругим грунтом» Вестник Бакинского университета. Серия физико-математических наук, № 1, с. 83-92 (2015)

С помощью вариационного принципа исследуются параметрические колебания тонкой, подкрепленной перекрестными системами ребер, ортотропной повреждающейся цилиндрической оболочки с вязкоупругим грунтом, находящейся под действием внутреннего давления p≪em>p₀+p₁sinω₁t (где p₀ – средняя или основная нагрузка, p₁ – амплитуда изменения нагрузки, ω₁ – частота ее изменения). Ключевые слова: параметрические колебания, повреждение, оболочки, ортотропный

Сачков М.Ю., Юсупова А.Ю. «Алгоритмы фильтрации сигналов ультразвуковых сенсоров детектирующих препятствия устройств» Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 19, № 2, с. 326-332 (2019)

Предмет исследования. Исследованы методы снижения шумов сигнала ультразвукового сенсора модуля, детектирующего препятствия. Сенсор посредством вибраций извещает человека с ограниченными возможностями зрения о неподвижных или движущихся перед ним с малой скоростью предметах. Метод. Предложенный алгоритм содержит медианный цифровой фильтр. Фильтрпозволяет устранить случайные флуктуации выходного сигнала сенсора, вызванные попаданием в поле зрения сложноидентифицируемых объектов, собственных шумов устройств. Основные результаты. Спроектировано функциональное устройство и изготовлен его макет. В макете применен ультразвуковой сенсор HC-SR04. Предлагаемое устройство позволяет отказаться от звуковых извещателей (наушников) и передавать информацию об окружающей обстановке посредством вибродвигателя, закрепляемого на предплечье человека. Для обработки сигнала использована плата ArduinoNano. Предложенный алгоритм реализован с помощью программного пакета MATLАB. По известнойметодике рассчитаны параметры, обеспечивающие работоспособность ультразвукового сенсора при различных параметрах среды. Изложены результаты обработки сигнала от ультразвукового сенсора посредством цифровых фильтров. Показано, что среднеквадратичное отклонение измеренных параметров (расстояния) снижено более чем в два раза. Представлены результаты обработки сигнала сенсора макета устройства в условиях лаборатории для неподвижных предметов и предметов с малой линейной скоростью (до 1 м/c). Практическая значимость. Разрабатываемое устройство способствует повышению точности навигации при передвижении слабовидящих людей.

Абрамович А.А., Бурлуцкий С.Б., Недбай А.И., Юша А.М. «Определение реологических свойств глин методом ультразвуковой спектроскопии.» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 604-608 (2020)

Глины относятся к упруговязким дисперсным телам, реологические свойства которых имеют важное практическое значение в геологии, строительстве и сейсмологии. Эти свойства, кроме прочего, обусловлены сложной дисперсной структурой глин, в которой содержится вода в свободном и связанном состояниях. В связи с этим в работе проведено исследование скоростей продольных и поперечных упругих волн ультразвукового диапазона в образцах глин в зависимости от их влажности, а также предложена возможная интерпретация полученных результатов на основе молекулярной акустики. Ключевые слова: дисперсные структуры, скорости упругих волн, релаксация.