Балыкин Д.Е., Бахтин В.К., Дерябин М.С., Гурбатов С.Н., Касьянов Д.А. «Экспериментальное исследование акустических свойств компаундов в процессе полимеризации» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 8-13 (2023)

Представлено экспериментальное исследование динамики акустических характеристик процесса полимеризации. Для исследований использовались компаунды на основе эпоксидной смолы, у которых в процессе полимеризации проводился непрерывный мониторинг скорости звука, коэффициент затухания и параметра квадратичной нелинейности. Исследовательский экспериментальный стенд представляет собой конструктив, в который устанавливаются два ультразвуковых преобразователя. Между преобразователями размещается сменная кювета, в которую заливается исследуемая среда. Запись исследуемых акустических сигналов производилась стендом в автоматическом режиме с функцией автоподстройки, позволяющей производить запись сигнала с оптимальными амплитудными и временными характеристиками. Для измерения температуры в стенд интегрирован прецизионный термопреобразователь. В экспериментах использовалась эпоксидная смола ЭД-20 с отвердителем полиэтиленполиамин (ПЭПА). Представлены результаты экспериментов по исследованию влияния рецептурной концентрации отвердителя на сам процесс полимеризации, а также на акустические характеристики полностью полимеризованной («затвердевшей») эпоксидной смолы ЭД-20. Результаты экспериментов включают в себя зависимости скорости звука, затухания, коэффициента нелинейности, температуры эпоксидной смолы в процессе полимеризации для соотношений отвердитель/смола: 1/25, 1/20, 1/15, 1/10. Показано, что динамика акустических характеристик полностью отражает процессы фазовых превращений при полимеризации.

Беленьков Р.Н., Постников Е.Б. «Уточнение расчета параметра нелинейности акустических волн в органических жидкостях на основе теории термодинамических флуктуаций» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 14-19 (2023)

Параметр нелинейности B/A является одной из важных характеристик жидкости и мягкой материи. В виду высокой чувствительности к составу среды, он является перспективным показателем для проведения неразрушающего контроля на основе ультразвукового зондирования. Однако вычисление параметра нелинейности термодинамическим путем связано с нахождением изотермической производной скорости звука по давлению, что требует специфического оборудования и экспериментов при высоких давлениях. В работе рассматривается подход к вычислению параметра нелинейности с использованием данных, полученных только при нормальном атмосферном давлении. Предложенный метод верифицирован на примере типичных молекулярных жидкостей – гептана и додекана.

Квашенникова А.В., Юлдашев П.В., Есипов И.Б., Хохлова В.А. «Численное описание генерации акустических волн разностной частоты в трехмерном пучке на примере подводного параметрического излучателя» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 20-25 (2023)

Исследован процесс генерации акустических пучков разностной частоты, формируемых при взаимодействии двух близких по частоте интенсивных волн накачки, излучаемых высокочастотным подводным параметрическим излучателем. Рассматривалась трехмерная нелинейно-дифракционная задача для трех пар взаимодействующих частот в режимах излучения вплоть до образования разрывов в профиле волны. Построены численные решения параболического уравнения Хохлова–Заболотской–Кузнецова с оптимизацией спектрального алгоритма вычисления нелинейного оператора, что позволило существенно сократить количество используемых в численном алгоритме гармоник. Показано, что полный учет нелинейных эффектов устраняет неточности использования квазилинейного подхода для предсказания эффективности параметрической антенны и дифракционной расходимости пучков в сильно нелинейных режимах, реализуемых при больших начальных давлениях на излучателе.

Коннова Е.О., Хохлова В.А., Юлдашев П.В. «Численное решение уравнения Вестервельта с помощью графических ускорителей для описания интенсивных ультразвуковых пучков в ударно-волновых режимах» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 26-31 (2023)

Задача моделирования мощных фокусированных пучков актуальна во многих областях, например, при проектировании мощных ультразвуковых преобразователей медицинского назначения и планировании терапевтического воздействия. В качестве теоретической модели для решения подобных задач часто используется однонаправленное нелинейное уравнение Вестервельта. Физические параметры данной задачи для ударно-волнового воздействия, такие как малый размер фокальной области (около миллиметра), большой волновой размер излучателей (около сотни длин волн), а также необходимость учета большого числа гармоник (до 1000), приводят к значительным временным затратам (до нескольких суток) при реализации вычислений на центральном процессоре (CPU) персональных компьютеров (ПК). Ранее для решения трехмерной нелинейной задачи с использованием графического процессора (GPU) был разработан алгоритм распараллеливания по пространственным координатам для вычисления оператора дифракции методом углового спектра, оператора нелинейности с помощью метода Рунге–Кутта четвертого порядка и оператора поглощения. Реализация нелинейного оператора является неэффективной в случае разрывных решений, т.к. число вычислительных операций растет пропорционально квадрату числа гармоник. Целью данной работы было оптимизировать моделирование трехмерного волнового пучка в ударно-волновых режимах фокусировки на основе уравнения Вестервельта, где оператор нелинейности вычислялся методом Годунова, на графическом процессоре, что позволит ускорить расчеты на GPU в несколько раз по сравнению с алгоритмом, основанном на спектральном методе, для GPU.

Смагин М.В., Тофтул И.Д., Петров М.И. «Изучение влияния направленного акустического рассеяния на акустическую радиационную силу: сила отдачи» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 32-37 (2023)

Работа посвящена разработке полностью аналитического подхода для расчета акустической силы и момента силы в дипольном приближении. Для расчета акустической радиационной силы получено простое аналитическое выражение, включающее в себя монопольный и дипольный моменты, с введением нового, ранее игнорируемого члена, описывающего интерференцию мультиполей, что физически соответствует акустической силе отдачи, противоположной направлению импульса рассеянного поля. Было показано, что этот член необходим для корректного описания акустомеханического поведения геометрически анизотропных частиц, что демонстрируется на модели частицы эллипсоидной формы в рэлеевском и Ми-режимах рассеяния.

Гусев В.А. «Дифракция интенсивного звука на многомасштабном фазовом экране» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 38 (2023)

In a number of cases, in particular, in problems of architectural acoustics, it is of interest to obtain a sufficiently uniform radiation pattern of the field scattered at the boundary or transmitted through the screen. To form such a field, it is necessary that the boundary or screen be sufficiently inhomogeneous, and inhomogeneities of opposite signs should be approximately equally represented. In addition, inhomogeneities must be represented by different scales in a wide range of wave sizes for a given frequency range. A review of the literature shows that one of the possible solutions to this problem is the creation of fractal structures with multiscale self-similar distributions of inhomogeneities. However, only linear problems for waves of infinitely small amplitude were considered. In this paper, we consider the features of the propagation of intense sound waves based on the model of modular nonlinearity. The main idea is to formally replace the classical quadratic nonlinearity with modular type nonlinearity. Then an equation with modular nonlinearity is postulated. The nonlinear parameter in such a model turns out to be related to the characteristic Mach number of the wave. After opening the module, a system of linear equations is obtained for periods of different polarity, which describe the propagation of waves with different speeds. The matching of these solutions describes the formation of shock fronts in the wave profile and their further evolution. This approach makes it possible to calculate the radiation pattern for intense waves scattered by an inhomogeneous boundary.

Гусев В.А., Комаровский К.О. «Эволюция нелинейных акустических пучков с осью, наклоненной к излучающей поверхности, в среде с модульной нелинейностью» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 39-44 (2023)

В современных задачах акустической диагностики широкое применение находят излучатели и антенные решетки с переменным положением фокуса. Перемещение фокуса может достигаться изменением фазы акустического пучка вдоль излучающей поверхности. При этом ось пучка перестает совпадать с нормалью к излучающей поверхностью и составляет с ней некоторый угол. Поля интенсивных пучков в этом случае могут быть рассчитаны на основе широкоугольного уравнения Вестервельта, но только численными методами. Упрощение достигается при переходе к уравнению типа Хохлова–Заболотской для узкоугольных пучков с наклоненной осью. Исходя из требования равномерной пригодности получаемого уравнения по углу наклона сформулировано новое уравнение, обобщающее уравнение Хохлова–Заболотской. Однако возможности построения точных решений такого типа уравнений весьма ограничены, а приближение нелинейной геометрической акустики не позволяет описывать фокальную область сфокусированных пучков. Для получения аналитических решений, важных для выявления качественных зависимостей параметров пучка, и дальнейшей задачи оптимизации излучения пучка оказывается полезной модель модульной нелинейности. Она позволяет перейти к системе линейных уравнений, позволяющих получить общее решение. Нелинейные эффекты проявляются при сшивке этих решений. В работе получены решения модифицированного уравнения Хохлова–Заболотской для наклонного распространения ограниченного пучка, определены форма и размеры фокальной области.

Заславский Ю.М., Заславский В.Ю. «Сейсмоакустический отклик, возбуждаемый низколетящим источником звука» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 55-60 (2023)

Теоретически анализируются поверхностные сейсмические волны, возбуждаемые источником звука, движущимся на незначительной высоте над границей по прямолинейной траектории с постоянной скоростью (дозвуковой режим) в атмосфере. В расчетах учитывается доплеровское смещение по частоте спектральных компонент, излучаемых акустическим источником, движущимся в атмосфере, а также частотная дисперсия фазовой скорости волн рэлеевского типа, характер которой определяется параметрами слоистой структуры среды. Особенности, возникающие вследствие эффекта Доплера и обнаруживаемые при регистрации сейсмического отклика, возбуждаемого движущимся источником, позволяют их использовать в решении задач, направленных на диагностику параметров грунта и реконструкцию его приповерхностной структуры. С этой целью моделируется взаимно-корреляционная функция сигналов с выхода двуплечей крестообразной решетки сейсмоприемников, установленной на поверхности грунта.

Гусева Е.К., Голубев В.И., Муратов М.В., Петров И.Б. «Численное решение прямых задач сейсморазведки в условиях вечной мерзлоты» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 61-66 (2023)

Сегодня богатый углеводородами Арктический регион вызывает всё больше интереса у исследователей. Ежегодно добываются значительные запасы нефти и газа, обнаруживаются новые залежи. Стандартным методом получения информации о структуре подповерхностного пространства и залежах полезных ископаемых является сейсморазведка. Однако, северный регион имеет свою специфику, заключающуюся в наличие пластов многолетней мерзлоты, которые могут содержать ледовые включения. В работе изучаются процессы распространения сейсмических волн сквозь мёрзлый грунт. В работе рассмотрены двумерные постановки задач с криволинейными границами между отдельными слоями модели, включающие: ледовый слой, ледовые резервуары, а также резервуар с метаном. Была построена шельфовая модель, основанная на добавлении водного слоя. Для описания динамической задачи использовалась определяющая система уравнений линейной теории упругости. Её численное решение строилось с помощью сеточно-характеристического метода на структурированных сетках. Рассматривалась задача с точечным источником сигнала в виде импульса Рикера с частотой 30 Гц. Его пространственное положение варьировалось: в слое вечной мерзлоты, у поверхности воды, на морском дне. Результатами проведённых расчётов являются волновые картины в последовательные моменты времени.

Бахтин В.К., Дерябин М.С., Касьянов Д.А., Манаков С.А., Шакуров Д.Р. «Экспериментальное исследование высокочастотных колебаний бурильной колонны» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 67-72 (2023)

Представлен опыт измерения высокочастотных вибраций бурильной колонны в процессе бурения. Регистрация вибраций велась с помощью специально изготовленного для этих целей скважинного регистратора шумов. В его конструкцию были встроены три акселерометра, измерительные оси которых образуют ортогональную систему координат. Вибрации регистрировались в полосе частот от единиц Герц до 25 кГц. Измерения проводились при различных операциях бурения: бурение ротором, бурение направленное, проработка, наращивание, промывка. В состав бурильной колонны входил винтовой забойный двигатель. Исследования проводились несколько суток. В состав записанных данных входят осциллограммы, снятые отдельно с каждого из трех акселерометров, зависимость температуры и давления в скважине от времени. Основной задачей было исследование высокочастотных шумов в процессе бурения, поэтому при регистрации частоты ниже 1 кГц были частично подавлены фильтром высоких частот. В работе приводятся особенности шумовой картины для различных операций бурения.

Лебедев А.В., Манаков С.А., Дубовой Д.В. «Рассеяние волны Рэлея на приповерхностной полости в упругом полупространстве» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 73-78 (2023)

Рассматривается задача рассеяния волны Рэлея на включении малых волновых размеров в виде сплюснутого эллипсоида с произвольным отношением полуосей, расположенного под свободной поверхностью упругого изотропного полупространства. Материальные параметры заполнения включения могут иметь произвольный контраст по отношению к материальным параметрам вмещающей неоднородность упругой среды. Решение задачи построено на основе формализма функций Грина силового источника в полупространстве и теоремы взаимности для упругой среды. Приведены численные примеры, которые демонстрируют возможность диагностики наличия и ориентации полости, а также оценки характеристик ее заполнения.

Лебедев А.В. «Процессы медленной релаксации в гетерогенных средах: от микроскопических флуктуаций к макроскопической релаксации» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 79-84 (2023)

Медленная релаксация модулей упругости с типичной логарифмической временной зависимостью наблюдается во многих средах, представляющих интерес для материаловедения. В представленном сообщении медленная релаксация связывается с флуктуациями на различных масштабах. Первичным источником процессов медленной релаксации являются процессы случайного блуждания или диффузии на микроскопическом уровне. Часть внутренних связей в результате внешнего воздействия оказываются в метастабильных состояниях, совершая возврат в исходное невозбужденное состояние с преодолением энергетического барьера за счет флуктуаций или малых возмущений статистического равновесия. Если количество возбужденных связей между структурными элементами среды мало по сравнению с общим числом связей (разрушение материала не имеет места), то процесс перехода в невозмущенное состояние можно рассматривать как процесс флуктуации на мезоскопическом масштабе. Усреднение по ансамблю возбужденных состояний отвечает наблюдаемой медленной макроскопической релаксации акустических характеристик материала. Появление логарифмического закона релаксации связано с гладкостью функции распределения энергии барьеров. Полученные результаты указывают на возможность приложения к задачам материаловедения, где требуется детальная информация о характере внутренних связей.

Диденкулов И.Н., Малеханов А.И., Чернов В.В. «О возможности геодинамического мониторинга на стационарной сейсмоакустической трассе с использованием сверхнизкочастотного вибрационного источника и скважинных измерений» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 85-90 (2023)

Работа посвящена анализу возможности геодинамического мониторинга верхнего слоя земных пород с помощью стационарной сейсмоакустической трассы, где в качестве источника сигналов используются вибрации гидроагрегатов Нижегородской гидроэлектростанции (ГЭС), а прием сигналов осуществляется в стволе Воротиловской глубокой скважины, расположенной на расстоянии около 40 км от ГЭС. Описан оригинальный метод регистрации сейсмоакустических сигналов, основанный на использовании ствола скважины в качестве распределенной сейсмической антенны. Зарегистрированы сигналы, порождаемые сверхнизкочастотными вибрациями турбин в диапазоне единиц Гц. Обсуждаются возможности геодинамического мониторинга на этой трассе и на аналогичных стационарных трассах в других регионах страны.

Кедрова Г.Е., Анисимов Н.В. «Роль дыхательных пауз при чтении поэтического текста (по данным онлайновой МРТ лёгких)» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 100-105 (2023)

Представлены результаты изучения дыхательных стратегий русскоговорящих дикторов при чтении поэтического текста. Исследование распределения дыхательных пауз проводилось с использованием оригинальных протоколов, оптимизированных для МРТ-визуализации работы лёгких в режиме онлайн при речепроизводстве. Анализ полученных МРТ-изображений обнаруживает достаточно высокую степень постоянства дыхательных операций, выполняемых говорящим в процессе чтения поэтического текста. Показано, что: 1) в процессе производства речи объём воздуха в лёгких поддерживается говорящим на протяжении всех фонационных периодов в большем объеме, чем при свободном дыхании в покое; 2) дыхательные паузы регулярно используются говорящим как восстановления исходного объёма лёгких; 3) для увеличения объёма лёгких в процессе фонации говорящий может использовать разные операционные стратегии; 4) при коротких паузах реализуется модель незначительного расширения лёгких для оперативной «подкачки» воздуха.

Потапова Р.К., Потапов В.В., Курьянова И.В. «Акустико-аудитивный анализ голоса и речи в криминалистических целях» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 106-111 (2023)

Решение основополагающих задач современной криминалистики (идентификация и верификация человека по голосу и речи, а также составление речевого портрета говорящего) базируется на всестороннем исследовании фонограмм акустическими и перцептивно-слуховыми методами в рамках фоноскопической экспертизы. В ходе проведения фоноскопической экспертизы могут возникнуть различные вопросы, основным из которых является идентификация личности по устной речи и атрибуция речевых высказываний конкретному говорящему. В настоящее время сфера применения судебной фонетики и акустики речи становится все более востребованной, при этом еще остается круг проблем, который требует от специалистов дополнительных глубоких исследований. Актуальной и крайне сложной для современной криминалистики в течение длительного времени является проблема исследования иноязычной речи на незнакомом эксперту языке (в частности, таджикском, цыганском, узбекском и азербайджанском). При этом наибольшую сложность при решении поставленной задачи представляет необходимость привлечения высококвалифицированного лингвиста, владеющего всеми тонкостями криминалистической идентификации человека по голосу и речи (акустическими и лингвистическими методами анализа фонограмм) и исследуемым национальным языком. Особенно эта задача усложняется при исследовании мало изученных с учетом лингвистической специфики анализируемых языков, в частности, цыганского. В связи с этим наиболее перспективными являются предлагаемые в настоящей работе комплексные языконезависимые автоматические и автоматизированные методы, позволяющие исследовать сегментные и супрасегментные параметры речевого сигнала экспертом, не владеющим языком, на котором говорит подозреваемый.

Панченко А.А., Кравчук Д.А. «Диагностика психофизиологического состояния человека на основе речевого сигнала» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 112-117 (2023)

В настоящее время все большую популярность получает методика автоматического контроля психофизиологического состояния человека по речевому сигналу. Использование для контроля именно речевого сигнала не нарушает и не изменяет деятельности человека, позволяя осуществлять непрерывную и дистанционную проверку. Свойства речи человека изменяются вместе с состоянием человека при психических и когнитивных нарушениях. Именно поэтому задача автоматического контроля психоэмоционального состояния так актуальна, особенно для представителей тех профессией, чья деятельность непосредственно связана с другими людьми (водители, машинисты, контролеры и т.д.). Исследование голосового сигнала возможно не только в режиме реального времени, но и по записи сигнала. По данным множества исследований, было выявлено, что понижение вероятности распознавания эмоций при инверсии записи речи составляет не больше 15%. Можно сделать вывод о том, что особенности психоэмоционального состояния кодируются в речевом сигнале независимо от его семантического элемента. И если речевой сигнал несет в себе нужную информацию для определения состояния человека специалистом, то очень вероятно, что нахождение характеристик этого сигнала для диагностики будет возможным.

Клешнев Е.А., Ляксо Е.Е. «Отражение эмоционального состояния детей 7–8 лет в характеристиках голоса» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 118-123 (2023)

Данное исследование сосредоточено на изучении отражения эмоциональных состояний в речи детей. Целью исследования стало определение акустических характеристик эмоциональной речи русских детей 7–8 лет и выявление связи между акустическими характеристиками речи и распознаванием аудиторами эмоциональных состояний детей. В исследовании приняли участие 10 детей (5 – мальчиков, 5 – девочек) и 40 аудиторов. Проводили запись речи в модельных ситуациях – диалог с экспериментатором и «актерская» речь – произнесение слов, фраз, текстов бессмыслиц в эмоциональных состояниях «радость–нейтральное (спокойное) состояние–печаль–гнев–страх». Составлены три тестовые последовательности для распознавания аудиторами эмоционального состояния детей. Осуществлен спектрографический анализ речи детей в программе «Cool Edit Pro». Проанализированы значения частоты основного тона, минимальные и максимальные значения частоты основного тона, определены значения интенсивности, значения формант ударных гласных в ударных словах, посчитан индекс артикуляции ударных гласных для каждого эмоционального состояния. Показаны различия в акустических характеристиках речевого материала, характеризующего разные эмоциональные состояния детей.

Ляксо Е.Е., Фролова О.В., Матвеев А.Ю., Матвеев Ю.Н. «Отражение эмоционального состояния в характеристиках речи и мимике детей с расстройствами аутистического спектра» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 124-129 (2023)

С целью изучения особенностей эмоциональной сферы детей с расстройствами аутистического спектра (РАС) проведена серия экспериментов по определению эмоционального состояния детей по речевым сигналам и мимической экспрессии (перцептивный эксперимент и автоматическое распознавание), проанализированы акустические характеристики эмоциональной речи. Запись поведения, мимики и речи проведена при тестировании детей c РАС по методике Оценки Эмоционального Развития Детей (CEDM). В исследовании приняли участие 45 детей в возрасте 5-16 лет и 180 взрослых, участвующих в перцептивном эксперименте. Инструментальный анализ речи проведен в программе “Cool Edit Pro”, автоматический анализ мимической экспрессии в программе FaceReader, речи – с использованием акустических признаков, извлекаемых из набора GeMAPS и eGeMAPS. Показано, что при прослушивании речи детей состояние дискомфорта взрослые лучше определяют (78% правильных ответов), чем состояние комфорта (67%). Средняя точность автоматического распознавания эмоциональных состояний по речи детей: набор GeMAPSv01b accuracy – 0,687; набор eGeMAPSv01b accuracy – 0,671. Определено, что речевые сигналы, отражающие разные эмоциональные состояния, различаются по значениям частоты основного тона, ее вариативности и длительности. Автоматически и по видео тестам взрослыми лучше распознается нейтральное (спокойное) состояние детей по сравнению с другими состояниями. Обсуждается необходимость использования мультимодальных данных для более точного определения эмоциональных состояний детей с РАС.

Николаев А.С. «Распознавание психоневрологического состояния детей с расстройствами аутистического спектра по характеристикам речи» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 130-135 (2023)

Цель исследования – изучение распознавания взрослыми психоневрологического состояния детей с расстройствами аутистического спектра (РАС), n=35, и типично развивающихся (ТР) детей, n=47, в возрасте 5-14 лет. Проведён перцептивный анализ, в котором приняли участие взрослые носители русского языка (аудиторы), n=206. Для перцептивного анализа созданы тестовые последовательности (аудиотесты), содержащие фразы детей с РАС и ТР детей, отобранные из записей спонтанной речи. Перед аудиторами стояла задача на основе слухового восприятия определить психоневрологическое состояние ребёнка: типичное – атипичное развитие. Проведён спектрографический анализ фраз детей с РАС и ТР детей. Фразы детей с РАС характеризуются более низкой по сравнению с фразами ТР детей скоростью речи, меньшим количеством слов, большей длительностью ударных и безударных гласных, более высокими значениями частоты основного тона (ЧОТ) по фразе, слову, ударному и безударному гласному.

Фролова О.В. «Отражение эмоционального состояния в речи детей с умственной отсталостью» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 136-141 (2023)

Исследование проведено в рамках разработки подхода к диагностике эмоциональной сферы у детей с атипичным развитием и нарушениями развития. Цель исследования – выявить особенности отражения эмоционального состояния в речи детей с умственной отсталостью (УО), воспитывающихся в условиях детского дома. Произведена аудио и видео запись речи и поведения 20 детей 5–11 лет с умственной отсталостью при взаимодействии с экспериментатором и сверстниками. Осуществлен акустический анализ эмоциональной речи детей с использованием программы «Cool Edit Pro» и проведены перцептивные эксперименты, направленные на оценку возможности распознавания группами взрослых (аудиторов) эмоционального состояния детей при прослушивании их речи. Дополнительно выполнена оценка мимической экспрессии детей в программе «FaceReader» и их поведения. Анализ мимической экспрессии показал, что большую часть времени дети с УО находятся в нейтральном эмоциональном состоянии, реже – в состоянии радости. По речи детей аудиторы распознают состояния комфорта и дискомфорта лучше, чем нейтральное состояние. Определены акустические характеристики эмоциональных высказываний детей. Речь детей с УО в ситуации взаимодействия со сверстниками более эмоциональна, чем при общении с экспериментатором. Полученные данные могут быть использованы в дальнейшем при создании систем автоматического распознавания эмоционального состояния детей с УО по речи и для разработки стандартизированной методики оценки сформированности эмоциональной сферы ребенка.

Павликова М.И. «Интонационные характеристики речи детей младшего школьного возраста в норме и с умственной отсталостью» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 142-147 (2023)

Целью работы было сравнить интонационные характеристики речи типично развивающихся (ТР) детей и детей с легкой формой умственной отсталости (УО) в периоды дошкольного и младшего школьного возраста. В работе использовали перцептивный и инструментальный анализ речи 30 детей, записанной в ходе диалога со взрослым. Перцептивный анализ позволил установить, что дети с ТР отвечают, главным образом, повествовательными предложениями, тогда как дети с УО достоверно чаще употребляют восклицательные предложения. Дети с УО часто произносили фразы, смысл которых был не понятен. Точность определения интонационно выделенных слов у детей с УО меньше, чем у детей с ТР. В обеих группах детей к более старшему возрасту в 100% случаев сформировалось словесное ударение за счет повышенной длительности ударных гласных. Скачки тона на ударных гласных у ТР детей снижаются с возрастом. У детей с УО выражены более значительные колебания тона, связанные с ударением. Также речь детей с УО характеризуется повышенными параметрами ЧОТ. В целом, в младшем школьном возрасте у детей с УО по интонационным характеристикам наблюдается отставание на 2–3 года от детей с ТР. Полученные данные могут быть использованы в компьютерных программах для коррекции речи детей.

Куражова А.В. «Акустические характеристики речи взрослых в разных эмоциональных состояниях» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 148-153 (2023)

Цель работы – определить временные и спектральные характеристики высказывания, которые позволяют распознать эмоциональное состояние человека по речи. В исследовании принимали участие 12 взрослых носителей русского языка. Проводилась аудиозапись актерской речи информантов при произнесении текста – бессмыслицы в разных эмоциональных состояниях: радость, гнев, печаль, страх, нейтральное. Анализ временных и спектральных характеристик речи проводили в звуковом редакторе Cool Edit Pro. Максимальный диапазон ЧОТ (частоты основного тона) в мужской речи выявлен в высказываниях, произнесенных в нейтральном состоянии и состоянии радости, минимальный – в состоянии печали. Для женской речи – максимальный диапазон ЧОТ в состоянии радости и в состоянии гнева, наименьший – в состоянии печали и в нейтральном состоянии. Диапазон ЧОТ в женской речи больше, по сравнению с мужской. Для нескольких информантов показано, что длительность высказываний в состоянии печали была больше по сравнению с другими состояниями, а в состоянии радости наоборот минимальна. Таким образом, выявлены различия во временных и спектральных характеристиках высказываний в разных эмоциональных состояниях. Как мужские, так и женские высказывания в состоянии радости характеризовались максимальными значениями диапазона ЧОТ, в состоянии печали, наоборот минимальными, паузы между словами в высказываниях в состоянии печали выявлены как у мужчин, так и у женщин.

Потапова Р.К., Потапов В.В., Померанцев Н.Д. «Фоносемантика и возможности ее современной интерпретации» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 153 (2023)

Махныткина О.В., Волошина Т.А. «Методы распознавания эмоций человека на основе анализа речи и текстов» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 154-159 (2023)

Рассматриваются основные подходы к автоматическому распознаванию эмоций и анализу настроений человека на основе анализа текста и речи с применением методов машинного обучения. Анализ настроений направлен на выявление позитивных, негативных и нейтральных состояний, в то время как распознавание эмоций нацелено на выявление гнева, отвращения, радости, страха, удивления, грусти и проч. Представлен обзор наборов данных эмоциональной речи, содержащих аннотирование данных на основе дискретных и непрерывных моделей эмоций. Особое внимание уделено анализу методов предварительной обработки и методов извлечений признаков из текстов и речи. Кратко описаны методы машинного обучения и глубокие нейронные сети для создания моделей распознавания эмоций и приведен сравнительный анализ производительности для различных подходов для наборов данных IEMOCAP, MOSI, MOSEI, MELD.

Григорьев А.С. «Использование метода электроглоттографии для оценки эмоционального состояния говорящего» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 160-164 (2023)

Целью работы явилось определение формы ЭГГ волны, значений CQ и значений частоты основного тона (ЧОТ) речевого материала, произнесенного в эмоциональных состояниях радости, печали, страха, гнева и в нейтральном состоянии. Предметом исследования явились электроглоттограммы 12 здоровых испытуемых (6 мужчин и 6 женщин, возраст 25.3±4.5 и 24.5±4.8 лет соответственно). Регистрацию ЭГГ осуществляли с использованием электроглоттографа Model 7050A (VoceVista, Netherlands). В ходе исследования испытуемых просили изображать эмоции при произнесении: слов, фраз, и текстов-бессмыслиц в эмоциональных состояниях радости, печали, страха, гнева и в нейтральном состоянии. Все испытуемые не были профессиональными актерами и не имели актерского образования. Установлено, что значения коэффициента CQ у мужчин максимальны в нейтральном состоянии – 0.98; у женщин – в состоянии грусти – 0.97. Минимальные значения коэффициента CQ у мужчин показаны для состояния страха – 0.81, у женщин – для состояния радости – 0.69. У мужчин состояния гнева и радости характеризуются значимо более высокими значениями ЧОТ, чем нейтральное состояние; у женщин значения ЧОТ значимо выше в состояниях страха, гнева и радости, чем в состояниях грусти и нейтральном состоянии. Значимых различий по значениям ЧОТ между состояниями страха, гнева, радости; нейтральным состоянием и состоянием грусти не выявлено. Описаны преобладающие формы электроглоттографической волны для различных эмоциональных состояний.

Столярова Э.И., Солнушкин С.Д., Чихман В.Н. «Использование аппаратно-программного комплекса «Speech-Assistant» в режиме офлайн и онлайн обучения школьников с нарушениями слуха и речи» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 165-170 (2023)

Приводится описание модифицированного варианта аппаратно- программного комплекса «Speech-Assistant», предназначенного для коррекционно- образовательных занятий и тестирования детей с нарушениями слухоречевой функции, вызывающими трудности овладения навыками чтения и письма. Побудительным стимулом для этой разработки явились карантинные ограничения в связи с ковидом, препятствующие очным учебным занятиям. При этом принимался во внимание положительный опыт использования комплекса при очном обучении школьников 5–9 классов специализированной школы; способность школьников самостоятельно работать с программами комплекса при выполнении учебных заданий; современные возможности доступа к сети Интернет в домашних условиях; опыт дистанционного обучения. В доработанный вариант основной программы комплекса «Aud-Sp-Dis» были включены дополнительные опции: «импорт–экспорт» для интерактивного обучения и обмена учебными материалами между пользователями, а также опция «презентации». Представлены материалы, иллюстрирующие работу базовых и дополнительных опций программы.

Кравчун П.Н. «Органные залы в России (с 1950 до 2022): общие итоги и акустические проблемы» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 186-191 (2023)

Приведены общие сведения о концертных залах в России (новых и реконструированных), в которых в период с конца 1950-х по 2022 годы были установлены концертные органы (общее количество залов, динамика их ввода в строй по годам, распределение по регионам, величина органов и др.). Кратко описаны основные проблемы в создании и реконструкции органных залов в России в последние десятилетия.

Канев Н.Г., Лившиц А.Я., Фадеев А.С. «Акустика театрального зала Юсуповского дворца» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 191-199 (2023)

Юсуповский дворец – уникальный архитектурный ансамбль XVIII–XX вв., памятник истории и культуры федерального значения. В настоящей работе приводятся результаты исследования акустических характеристик театрального зала Юсуповского Дворца, а также краткая справка по его истории.

Шевцов С.Е. «Акустика музыкальных театров Урала» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 200-210 (2023)

Представлен результат проведённых исследований звукового поля больших и репетиционных залов музыкальных театров Урала. Данные сценические площадки имеют богатую историю и занимают важное место в музыкальной культуре страны. Время строительства залов разное, поэтому и архитектурные стили разнообразны. В работе указывается на связь особенности этих стилей с акустикой. Исследования проводились согласно стандарту ISO3382. Приводятся полученные и проанализированные данные по ряду основных акустических критериев. Затронута проблема настройки звукового поля репетиционных залов.

Лившиц А.Я., Фадеев А.С., Ширгина Н.В. «Оценка влияния способа закрепления декоративно-отделочных панелей на фон низкочастотного звукопоглощения в концертном зале» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 211-220 (2023)

1 июня 2022 года введен в эксплуатацию концертный зал внутри одного из пакгаузов, построенных в Нижнем Новгороде более ста лет назад. Зал предназначен для проведения концертов и оперных постановок без звукоусиления. При производстве отделочных работ были допущены отступления от проектных решений: наличие воздушных полостей за гибкими обшивками, заниженная поверхностная масса потолка. Следствием этого явилось пониженное измеренное время реверберации на частотах ниже 1 000 Гц по сравнению с расчетными значениями. В лабораторных условиях проведены измерения коэффициента звукопоглощения конструкции стен по проекту и реально выполненной. Эти данные использованы для оценки времени реверберации в зале, в случае выполнения проектных решений. Приведены данные компьютерного моделирования акустики зала на стадии проект, результаты измерений в построенном зале и прогнозируемые значения для жесткого крепления стеновых панелей. Особенностью зала является задняя стена сцены, представляющая собой стеклянную светопрозрачную конструкцию, которая может закрываться секционной раздвижной перегородкой. Проведен анализ влияния конструкции задней стены сцены на акустические параметры зала для различных положений раздвижной конструкции. Приведены данные о субъективной оценке акустики зала.

Канев Н.Г. «Опыт применения резонаторов Гельмгольца для демпфирования собственных мод помещений» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 221-226 (2023)

Для коррекции акустики помещений в области низких частот используют резонансные поглотители, которые при оптимальном подборе параметров – резонансной частоты и коэффициента трения – обеспечивают максимальное демпфирование собственных мод помещения. В настоящей работе приведены результаты лабораторного и натурного экспериментов по применению резонаторов Гельмгольца для подавления собственных резонансов помещения. На лабораторном стенде исследовано взаимодействие резонатора и собственных колебаний помещения. В натурном эксперименте продемонстрирована возможность подавления первого собственного колебания реального помещения с размерами 5.5×3.6×2.8 м с помощью резонаторов объемом 50 и 100 л. Показано, что в системе «помещение-резонатор» образуется две близкие моды, которые в оптимальном режиме сливаются, образуя двойную моду, что хорошо согласуется с теорией. Приведены геометрические характеристики резонаторов Гельмгольца, даны практические рекомендации по их применению.

Алешкин В.М., Щиржецкий Х.А., Субботкин А.О. «Численное моделирование меры высоты – нового пространственного акустического критерия для храмовых зданий и сооружений» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 227 (2023)

In previous works, authors proposed a new spatial criterion for acoustics for prayer halls of religious buildings and structures – the height measure (LH). This parameter is an objective analogue of the so-called "voice of heaven", which creates the feeling for listener that sound is coming from above due to the architectural features of the internal volume of the temple. The proposed criterion allows to set a subjective-objective correspondence for the degree of spatial sensation of the acoustic features of the prayer halls of religious buildings and structures and evaluate it in advance in the form of numerical parameter values at the stage of acoustic design.

Перетокин А.В., Щиржецкий Х.А. «Проблемы оптимизации времени реверберации в крупных спортивно-зрелищных сооружениях и практические возможности их решения» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 228-240 (2023)

Высокий уровень акустического комфорта, обусловленный хорошей разборчивостью, низкой гулкостью и приемлемым уровнем шума, крайне важен при проведении спортивных и концертных мероприятий на крупных спортивно-зрелищных сооружениях (СЗС) большой вместимости. Однако при акустическом проектировании крупных СЗС можно столкнуться с рядом проблем, такими как ограниченность доступных площадей для применения звукопоглощающих отделочных материалов, существенную зависимость времени реверберации от температурно-влажностного режима, сложность точного учета частотной зависимости зон рассеяния звука, сложность учета влияния трансформации на время реверберации. Кроме того, одной из главных проблем, например, для футбольных стадионов с открытой крышей является потеря полной идентификации физического смысла времени реверберации как основной характеристики звукового поля в связи с расщеплением начального хода отзвука на ряд дискретных разнонаправленных звуковых потоков, и, следовательно, нарушения условий диффузности звукового поля как основы статистической теории. В настоящей работе представлены варианты решений данных проблем: теоретическое решение (создание аналитической модели звуковых полей и методов их расчета) и практическое решение (сохранение параметра времени реверберации как аналога требуемого фонда звукопоглощения для достижения допустимых оценок разборчивости речи и снижения уровней звуковой нагрузки). Проанализированы нормативные документы в части требований зависимости оптимального времени реверберации T_опт на крупных СЗС от их воздушного объема V, предложены новые зависимости T_опт(V) на основании выводов и предположений, сделанных в рамках работы, а также имеющейся базы практических измерений времени реверберации на существующих крупных СЗС.

Цукерников И.Е., Невенчанная Т.О., Щурова Н.Е. «Измерения звукоизоляции строительных изделий в натурных условиях с помощью интенсиметрии» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 241 (2023)

The features of determining the sound insulation of building products in field conditions using intensimetry are considered, concerning the choice of the measuring distance, the location and type of the measuring surface in the receiving room. The possibility of applying intensimetry in the presence of interference noise created in the receiving room by reflected sound and indirect noise transmission from the source room has been experimentally shown. A comparative evaluation of the obtained results of measurements and calculations of sound insulation of building structures carried out in two ways: 1. According to the method of GOST 27296-2012 “Buildings and structures. Methods for measuring the sound insulation of building structures”; 2. Intensimetry method according to ISO 15186-2:2003 “Acoustics. Measurement of sound insulation in buildings and building elements using sound intensity – Part 2: Field measurements. The results of sound insulation studies of building structures in conditions where the method of GOST 27296 is not applicable are considered. The limitations of the application of the intensimetry method for assessing sound insulation in natural conditions are determined. It is concluded that it is expedient to introduce in Russia the international standard ISO 15186-2, which establishes a method for determining the insulation of airborne noise by building products in natural conditions based on sound intensity measurements.

Колмаков А.В. «Создание иллюстраций как метод освоения расчетных методик на примере дисциплины «Архитектурная физика" (раздел «Защита от шума»)» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 242-247 (2023)

Освещена проблематика работы молодых специалистов с нормативными документами на примере преподавания дисциплины «Архитектурная физика» (раздел «Защита от шума») при обучении студентов ВУЗов архитектурных специальностей. Выявлены основные причины затруднений у студентов при восприятии и самостоятельном освоении материала. Представлено практическое решение, позволяющее сделать доступным освоение расчетных методик, на примере методик, изложенных в СП 276.1325800.2016.

Сидоров Д.Д., Луньков А.А., Петников В.Г. «Модовая структура широкополосного звукового поля в мелководном волноводе с неоднородным водоподобным дном» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 262-267 (2023)

В рамках численного моделирования рассматривается широкополосное звуковое поле на частотах 50–500 Гц, формируемое точечным источником в шельфовой зоне глубиной около 30 м в переходной области между акустически мягким и акустически жестким дном. Трасса распространения звука ориентирована либо вдоль границы раздела между двумя типами дна, либо поперёк. Для расчетов звукового поля используется модовое описание и параболические уравнения. Продемонстрировано заметное влияние морского дна на характеристики акустического поля, зависящее от частоты и направления распространения звуковых волн по отношению к границе раздела. Показано, что на частотах 50–70 Гц (в одномодовом режиме) при распространении звука вдоль переходной области проявляется горизонтальная рефракция, которая приводит к значительному увеличению регистрируемой амплитуды импульса (до 65 дБ). При поперечном распространении на частотах более 100 Гц вследствие межмодового взаимодействия возникает модуляция амплитуд мод в частотной области.

Григорьев В.А. «О возможности наблюдения сигнала послевестника в мелководных акваториях с газонасыщенным дном» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 268-273 (2023)

Рассмотрено распространение низкочастотного звукового импульса в мелководном волноводе, состоящем из трех жидких слоев: водного слоя (толщиной 30 м, со скоростью звука 1500 м/с), слоя газонасыщенных осадков (0.4 м, 300 м/c) и нижнего полупространства (1560 м/с). Подобная ситуация имеет место на озере Кинерет (Израиль). Показано, что при расположении источника и приемника вблизи дна на расстоянии порядка 10 глубин волновода друг от друга, в принимаемом сигнале хорошо наблюдаются два типа импульсов, значительно разделенных по времени прихода. Сначала приходит группа импульсов, соответствующая скорости звука в водном слое. Затем приходит одиночный импульс – послевестник. Он приходит с существенной задержкой и соответствует распространению звука в низкоскоростном газонасыщенном слое осадков. Модовый анализ показывает, что послевестник представляет собой весьма необычную первую моду (так называемую втекающую нормальную моду), захваченную газонасыщенным слоем подобно подводному звуковому каналу в океане. Скорость распространения послевестника оказывается близка к скорости звука в газонасыщенном слое, что дает возможность оценки этой скорости по времени прихода послевестника.

Казак М.С., Петрова Т.Н., Петров П.С. «Обобщение ВКБ метода для решения системы, описывающей распространение связанных мод в подводной акустике» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 274 (2023)

A generalization of the WKBJ method for the case of coupled modes propagation in problems of underwater acoustics is proposed. The generalized WKBJ ansatz has the form of a product of a matrix of phase factors and vector of amplitudes. The transport equation in the matrix form is derived, and the phase factors are computed exactly. The similarities and differences with other forms of mode coupling equations are discussed. A numerical example demonstrating the accuracy of the generalized WKBJ solution is presented.

Тыщенко А.Г., Козицкий С.Б., Петров П.С. «Метод расчёта векторных акустических полей на основе модовых параболических уравнений» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 275 (2023)

Петров П.С., Тыщенко А.Г., Эрхардт М. «Псевдодифференциальные модовые параболические уравнения с учетом взаимодействия мод» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 276 (2023)

A generalization of the WKBJ method for the case of coupled modes propagation in problems of underwater acoustics is proposed. The generalized WKBJ ansatz has the form of a product of a matrix of phase factors and vector of amplitudes. The transport equation in the matrix form is derived, and the phase factors are computed exactly. The similarities and differences with other forms of mode coupling equations are discussed. A numerical example demonstrating the accuracy of the generalized WKBJ solution is presented.

Сорокин М.А., Петров П.С., Каплуненко Д.Д., Голов А.А., Моргунов Ю.Н. «О горизонтальной рефракции звука при распространении через синоптический вихрь» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 277 (2023)

Точность решения задач акустической дальнометрии ключевым образом зависит от полноты поля скорости звука вдоль акустической трассы. Зачастую неоднородности поля скорости звука в океане существенно влияют на траектории распространения звука, что приводит к т.н. задержкам модальных компонент акустического сигнала. В работе рассматривается влияние синоптического вихря на лучевые траектории модальных компонент импульсного акустического сигнала. Произведена оценка удлинения лучевых траекторий относительно геодезической линии, соединяющей источник акустических сигналов и приемник. Показано влияние крупномасштабных гидрологических неоднородностей на время распространения модальных компонент акустического сигнала. Учет данного явления позволит повысить точность решения задач дальнометрии, поскольку даже в случае наличия на акустической трассе синоптического вихря по-прежнему возможно провести практически однозначное соответствие между пиками импульсной характеристики и теоретически рассчитанными временами прихода модальных компонент акустического сигнала, что является очевидным практическим применением такого подхода.

Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. «Влияние ветрового волнения и межмодовых корреляций на эффективность пространственной обработки акустических сигналов в океанических волноводах» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 278-283 (2023)

Исследуется влияние межмодовых корреляций на эффективность пространственной обработки сигнала в океанических волноводах со взволнованной поверхностью. Предложен алгоритм расчета корреляционной матрицы сигнала на апертуре горизонтальной антенной решетки (АР), учитывающий интерференционную структуру акустического поля в звуковом канале. Приведены результаты численного моделирования для гидрологических условий Баренцева моря в зимний период.

Заславский Ю.М., Заславский В.Ю. «Особенности гидроакустических и донных поверхностных волн на береговом склоне» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 284-289 (2023)

Теоретически анализируется распространение коротких импульсных волновых цугов в прибрежной акватории (шельф) вверх по наклонному береговому склону при их возбуждении гидроакустическим источником. Выполняется 3D-численное моделирование на основе применения метода конечных элементов, результаты иллюстрируются в виде планарных рельефов гидроакустической и донной поверхностной волны, отвечающих некоторым моментам времени задержки на текущей видео съемке. Расчеты относятся к двум видам донной среды – жесткий скальный грунт и мягкий рыхлый грунт. Исследуется особенность, интерпретируемая как азимутальная анизотропия скорости распространения гидроакустических волн, которая проявляется как в условиях жесткого дна, так и рыхлого донного грунта. Сравнение рельефов обоих волновых типов позволяет продемонстрировать зависимость скорости гидроакустической волны, распространяющейся вдоль направлений, перестраиваемых от осевого ко все более скошенным по углу азимута.

Вировлянский А.Л., Казарова А.Ю., Кацнельсон Б.Г. «Наблюдение устойчивых компонент звукового поля в озере Кинерет» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 290-295 (2023)

Представлен анализ импульсных звуковых полей, зарегистрированных вертикальной решеткой в озере Кинерет (Израиль). Рассмотрен переход от традиционного представления комплексной амплитуды принимаемого поля как функции глубины и времени к функции, описывающей распределение поля в фазовом пространстве "глубина–угол–время". Переход осуществляется с помощью заимствованного из квантовой теории разложения по когерентным состояниям. Благодаря отсутствию многолучевости и проблем с каустиками распределение звукового поля в фазовом пространстве менее чувствительно к возмущениям окружающей среды и поэтому более устойчиво и предсказуемо, чем в конфигурационном пространстве. В найденном распределении интенсивности поля в фазовом пространстве четко выделяются вклады устойчивых компонент звукового поля, формируемых отдельными пучками лучей.

Малеханов А.И., Смирнов А.В. «К вопросу об эффективности протяженной горизонтальной антенны в условиях приема сигналов и помех в случайно-неоднородном подводном звуковом канале» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 296-301 (2023)

Проведено сравнение эффективности методов обработки сигнала на фоне интенсивной помехи с помощью горизонтальной антенной решетки (АР), расположенной в подводном звуковом канале. К рассматриваемым квазиоптимальным методам пространственной обработки относятся: известный линейный метод фазированной антенной решетки (ФАР); квадратичный метод некогерентного накопления выходных сигналов с подрешеток; квадратичный метод некогерентного накопления сигналов ФАР, каждая из которых фазирована в определенный угол со сдвигом относительно других. Источники поля полезного сигнала и помехи размещены под различными углами по отношению к линейной АР, волновой размер которой велик с их масштабами когерентности. Основное внимание уделено оценке эффективности методов обработки по величине коэффициента усиления АР. Определены и физически интерпретированы сценарии приема сигналов, для которых относительно простые эвристические методы обеспечивают квазиоптимальную обработку сигналов, что представляется важным с точки зрения приложений.

Малеханов А.И., Смирнов А.В. «Потери усиления вертикальной антенной решетки в условиях рассогласования модели подводного канала: оценки требований к точности модели» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 302-309 (2023)

В развитие недавних работ, представлены результаты численного моделирования влияния частичной априорной неопределенности модели волновода мелкого моря на эффективность пространственной обработки сигналов с помощью вертикальной антенной решетки (АР). Предполагается, что сигнальное и помеховое поля на входе АР создаются удаленными локализованными источниками и принимаются на фоне динамических шумов моря, возбуждаемых с поверхности. Частичная неопределенность, или рассогласование модели канала с реальной средой, моделируется путем варьирования профиля скорости звука в водном слое и геоакустических параметров дна в окрестности тех значений, для которых рассчитываются характеристики АР в соответствии с выбором методов обработки сигналов. Рассматриваются три метода: согласованная (matched-field) фильтрация сигнального поля, согласованная фильтрация одной из мод сигнального поля, имеющей наибольшее отношение сигнал/(шум+помеха) (ОСШП), и обработка, оптимальная по критерию максимума ОСШП на выходе АР. Получены оценки допустимых отклонений указанных параметров модели, при которых потери усиления АР по величине ОСШП для указанных методов обработки не превышают 3 дБ. Показано, что наиболее точного контроля требуют величины скорости звука в водной толще и подстилающем дне.

Пересёлков С.А., Кузькин В.М., Казначеев И.В., Ткаченко С.А., Рыбянец П.В. «Формирование голограммы источника звука с использованием горизонтальной линейной антенны» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 310-315 (2023)

Предложена теория интерферометрической обработки гидроакустической информации с использованием горизонтальной линейной антенны. Развитая теория позволяет анализировать эффективность интерферометрической обработки с применением антенны по отношению к одиночному приемнику. Приведены и обсуждены результаты моделирования коэффициента усиления и характеристики направленности в зависимости от апертуры и компенсации антенны в заданном направлении.

Пересёлков С.А., Кузькин В.М., Казначеева Е.С., Ткаченко С.А., Рыбянец П.В. «Голографическая структура источника звука на стационарной акустической трассе в присутствии внутренних волн» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 316-321 (2023)

Рассмотрены физико-математические принципы формирования голограммы в океанической среде на фоне интенсивных внутренних волн, вызывающих взаимодействие мод. Показано, что спектральная плотность голограммы концентрируется в двух непересекающихся областях, соответствующих рассеянному и невозмущенному полям. Фильтрация этих областей дает возможность передавать неискаженную информацию через неоднородную океаническую среду.

Матвиенко Ю.В., Хворостов Ю.А., Кузькин В.М., Пересёлков С.А., Казначеева Е.С., Ткаченко С.А., Рыбянец П.В. «Оценка дальности обнаружения малошумного источника» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 322-327 (2023)

Предложена методика определения дальности обнаружения малогабаритного подводного аппарата в рамках интерферометрической обработки гидроакустических сигналов. Сформулированы условия формирования неискаженной интерференционной картины и выполнен анализ ее искажений для условий численного эксперимента.

Сазонтов А.Г. «Локализация источника в переменном по трассе волноводе с использованием адаптивного алгоритма пониженного ранга» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 328-333 (2023)

Рассмотрена задача о локализации акустического источника в переменном по трассе волноводе, в котором происходит взаимодействие нормальных волн, приводящее к связи между их амплитудами. Для рассматриваемого сценария построен адаптивный алгоритм пониженного ранга, учитывающий отличие ожидаемой реплики сигнала от истинной, и не требующий знания соответствующих элементов матрицы связи. Путем статистического моделирования установлено, что реализованный способ оценивания, дает значительное преимущество в достигаемой с его помощью вероятности правильной локализации по сравнению с традиционным методом MUSIC, не учитывающим эффекты взаимодействия мод.

Буланов В.А. «Влияние ледовой "шуги" на затухание звука и структуру акустического поля в море» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 334-339 (2023)

В приповерхностном слое моря в осенне-зимний и весенне-зимний периоды часто наблюдается ледовая "шуга" (ЛШ) – повышенная концентрация центров кристаллизации – льдинок разных размеров, которая особенно сильно усиливается при сильном ветре и волнении. При сильном ветре вовлечение слоя ЛШ в переохлажденную морскую воду может достигать глубины в несколько метров. Наличие слоя ЛШ, может приводить к изменению акустических свойств верхнего слоя морской воды, которая по многим свойствам становится многокомпонентной микронеоднородной жидкостью. Для такой жидкости типичным являются избыточное поглощение и дисперсия скорости звука. Показано существенное влияние периодически чередующихся процессов кристаллизации-плавления на поверхностях льдинок в акустической волне на частотные и концентрационные зависимости акустических характеристик. Обнаружено, что наиболее значительное влияние фазовых превращений наблюдается на относительно низких частотах и при малых размерах центров кристаллизации. Проанализировано влияние ЛШ на затухание и структуру акустического поля в море. Выявлено существенное влияние ЛШ на характер пространственного спада при распространении звука при достаточно типичных концентрациях ледовой компоненты в морской воде в приповерхностных слоях моря.

Луньков А.А., Петников В.Г., Шатравин А.В. «Распространение широкополосных звуковых сигналов в области берегового клина при наличии неподвижного ледового покрова» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 340-345 (2023)

Анализируются результаты натурного эксперимента в озере Байкал по измерению кратковременных вариаций времени (длительности) распространения звуковых сигналов на стационарной акустической трассе в береговом клине при наличии неподвижного сплошного ледового покрова. Проведен анализ возможных физических причин наблюдаемых вариаций. Полученные результаты позволяют оценить возможную точность акустического позиционирования подводных аппаратов подо льдом.

Есипов И.Б., Попов О.Е., Кенигсбергер Г.В., Поддубняк В.Я., Михеев В.И., Нешенко И.П. «Влияние батиметрической рефракции на структуру сигналов и азимуты прихода в точку приема» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 346 (2023)

The results of an experimental research of bathymetric refraction during the propagation of acoustic signals in a coastal wedge with a complex bottom relief near the Black Sea coast of Abkhazia are presented. Two receiving systems were used. The first, at a depth of 4 m, consisted of four receivers located at the corners of the tetrahedron with a side of 1 m, the second, installed from the first, about 36 m to the bottom to a depth of 24 m in the form of a rectangle with four receivers with distances between them about 0.7 m. Both systems made it possible to measure azimuths and slip angles of signals. Linear-frequency modulated pulses were emitted in the frequency band 4–9.5 kHz with a duration of 0.03 s. For three distances of 500, 1000 and 2000 m and for different azimuths in relation to the receivers, a series of signals were emitted. Due to the presence of upper almost homogeneous layer about 20 m thick, direct signals without reflections from the bottom were the first to arrive. The azimuths of these signals were close to the true azimuths of the sound source. The signals coming later propagated with a reflection from the bottom. The most striking manifestation of bathymetric refraction was observed at a distance of 2000 m, when the arrival following the direct signal with an interval of 0.002 s differed in azimuth by 23 degrees. The results of statistical processing in the form of azimuth histograms for various azimuths and distances to receivers are presented.

Щуров В.А., Ткаченко Е.С., Ляшков А.С., Щеглов С.Г. «Фазовый механизм устойчивости вихря вектора плотности потока акустической энергии в мелком море» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 347-352 (2023)

На примере реального вихря вектора плотности потока акустической энергии показана динамика самосогласованной перестройки разности фаз между компонентами акустического поля внутри вихря в условиях мелкого моря. Устойчивость вихря обусловлена вращением вектора колебательной скорости частиц среды в потенциальной яме акустического давления. Вводится выражение динамической характеристики – механического собственного момента импульса вихря. Вертикальная реактивная z-компонента плотности потока энергии достигает в потенциальной яме вихря максимального значения, активная z-компонента стремится к нулю и отлична от нуля только вне вихря.

Мельников Н.П. «Временная изменчивость величины кавитационных порогов в экваториальной части Тихого океана» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 353-358 (2023)

Приводятся экспериментальные результаты измерений величины акустических кавитационных порогов, полученных в 11 рейсе НИС «Академик Александр Виноградов» в период с 21.02.1988 г. по 13.03.1988 г. За это время проведено четыре суточные станции с периодом измерения на трех станциях 30 минут на глубине 10 м, на одной станции – 10 минут на глубине 25 м. Каждое измерение представляет собой среднее 10 измерений кавитационного порога. Проведенная обработка экспериментальных результатов выявила суточную периодичность, около 24 ч, а также ∼13 ч и 8 ч периодичности. Такую временную зависимость величины кавитационных порогов может обеспечить в первую очередь, вертикальная миграция планктона.

Дегтяр А.Д., Маленко Ж.В., Ярошенко А.А. «Изменчивость скорости звука в Черном море» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 359 (2023)

Скорость звука является важнейшей первичной акустической характеристикой водной среды, определяющей условия распространения в ней акустических колебаний. Среднее значение скорости звука у поверхности по акватории Черного моря изменяется от 1458 до 1514 м/с. Максимальное значение скорости звука у поверхности (июль–август) 1507–1514 м/с, а минимальное (январь–март) 1463–1458 м/с. Значительная изменчивость скорости звука от 1440 до 1520 м/с в слое воды 0–75 м обусловлена изменчивостью температуры воды, а менее интенсивная изменчивость от 1455 до 1472 м/с в слое 75–150 м обусловлена влиянием солености. Ниже 200 м скорость звука практически постоянна (от 1469 до 1502 м/с). Для решения задач о распространении звука важно не абсолютное значение скорости звука, а зависимость скорости от глубины – профиль скорости звука. В работе приводятся среднемесячные профили температуры и скорости звука для центральной части Черного моря до глубины 200 м. Летом температура воды в верхних слоях увеличивается, а с нею увеличивается и скорость звука. С увеличением глубины происходит понижение температуры, а, следовательно, и уменьшение скорости звука. На глубине 40 м наблюдается минимум скорости звука. С увеличением глубины происходит повышение температуры, а, следовательно, и повышение скорости звука. Ниже 100 м температура практически постоянна и не зависит от сезонных изменений и сохраняется постоянной в течение всех времен года, а, следовательно, и профиль скорости звука для данного места не меняется, так как на больших глубинах он определяется лишь ростом гидростатического давления. Во время зимних месяцев температура воды у поверхности понижается, а частые шторма приводят к перемешиванию водных масс. В результате слой скачка температуры и ПЗК исчезают (январь–март). В ноябре–декабре возможно образование двухосевого ПЗК. Одна ось канала находится на поверхности, а другая на глубине. В апреле ось ПЗК находится на глубине 35 м, в мае–сентябре на 40 м, в декабре на 45 м, ноябре–декабре на 50 м. Ниже 120 м профиль скорости звука практически постоянен.

Львов К.П. «Оценки скорости звука в Ладожском озере» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 360-365 (2023)

Рассмотрены оценки вертикального распределения скорости звука глубоководного района Ладожского озера для июня–августа. Район с глубинами 140–230 м расположен восточнее выхода из зал. Найсмери, юго-восточнее м. Куркиниеми. Средняя минерализация основной водной массы Ладожского озера составляет ∼0.064 г/кг (2019 г.) и обладает малой пространственной и временной изменчивостью. Наибольшие значения средней температуры верхнего слоя воды достигают в начале августа ≈16°С. На глубине – холодная 4-градусная вода, т.н. 4-градусная изотерма, максимум плотности пресной воды. Расчеты скорости звука выполнены по in situ измерениям температуры как функции глубины по данным института озероведения РАН. Использовались формулы Чена и Миллера (1977 г., 1986 г.), формула ВНИИФТРИ (2002 г.) и упрощенная формула. Приведены статистические характеристики сравнения на 41 горизонте (0, 5, 10, …., 190, 195, 200 м) – среднее отклонение, среднеквадратичное отклонение, наибольшие отрицательные и положительные отклонения. Для сравнения приведены графики профилей вертикального распределения скорости звука in situ измерений гидроакустическим измерителем скорости звука miniSVP.

Серебряный А.Н., Тарасов Л.Л. «ADCP как мощный инструмент акустической океанологии: 15-летний опыт исследований различных процессов и явлений на морских шельфах» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 366-371 (2023)

Пятнадцатилетний опыт работы с ADCP «Rio Grande 600 kHz» в шельфовых зонах морей позволил нам собрать большой массив данных о происходящих там процессах, а также зарегистрировать ряд необычных явлений, описанию которых посвящена эта работа. Показано разнообразие изученных процессов и зарегистрированных аномальных явлений, наблюдавшихся в разных районах Черного и Японского морей. Помимо площадных съемок, которые дают представление о направлении и силе течений на шельфе морей, что является решением традиционной задачи для прибора, будет показано использование прибора для изучения внутренних волн и сопровождающих их процессов. Это обнаружение нового механизма генерации внутренних волн при столкновении течений. Регистрация внутренних волн рекордных амплитуд в Черном море и необычно долгое сопровождение их на шельфе косяком рыб. Доказательные данные о воздействии проходящего над морем шквала на характер течения в поверхностном слое моря. Также приведены примеры необычных гидродинамических явлений для идентификации которых требуется проводить дополнительный анализ.

Лосев Г.И. «Векторно-фазовый алгоритм определения направленности гидроакустического излучения источников шума» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 372-378 (2023)

Приводятся разработанный алгоритм определения направленности гидроакустического излучения источников шума с использованием векторно-фазовых методов обработки сигналов и результаты акустических испытаний, проведенных на ходовых режимах в надводном положении морских шумящих объектов с помощью макета приемной гидроакустической системы с векторным приемником. Проведенные экспериментальные исследования показали, что использование векторно-фазовых средств измерений и методов обработки сигналов обеспечивает эффективное выделение акустических характеристик источников шума в длительном промежутке времени, подавление окружающих мешающих источников шумоизлучения, поиск зон повышенного шумоизлучения и определение направленности излучения найденных источников шума.

Бритенков А.К., Травин Р.В., Норкин М.С., Фарфель В.А. «3D НЧИ – компактные низкочастотные гидроакустические излучатели со сложной формой излучающей оболочки» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 379-384 (2023)

Динамичное развитие подводных средств связи, мониторинга и телеуправления в первую очередь, связано с миниатюризацией гидроакустических устройств и повышением эффективности гидроакустических преобразователей. Однако из-за физических и технических ограничений компактные преобразователи, излучающие высокие уровни акустической мощности, сложны для расчётов и изготовления. Для низкочастотных диапазонов наибольшая технологичность при компактных габаритах сочетается с высокой эффективностью в пьезоэлектрических преобразователях продольно-изгибного типа. Эффективным способом снижения поперечной жесткости корпуса в таких преобразователях является гофрирование излучающей оболочки, что обеспечивает надежную герметизацию, повышает эффективную площадь излучающей поверхности и увеличивает ресурс изделия. Гидроакустические излучатели с цельнометаллическими корпусами (3D НЧИ) из титана при компактных размерах активного элемента и корпуса (до 10 см) обладают рядом преимуществ по сравнению с аналогичными изделиями. В работе приведены результаты измерений электроакустических характеристик двух 3D НЧИ, имеющих незначительные различия геометрии и размеров корпусов и одинаковые активные элементы, каждый из которых собран из 8 пьезокерамических колец 34×14×7 мм. Натурные испытания позволяют говорить о перспективности конструкции таких 3D НЧИ, так как для своих размеров и диапазона частот (резонанс около 1.6 кГц, ширина основной полосы частот до 16%) излучатели обладают КПД более 80% и чувствительностью 1.6–1.7 Па·м/В.

Воронин В.А., Воскресенский А.В., Пивнев П.П., Тарасов С.П. «Антенна системы гидроакустического наблюдения на подводных аппаратах» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 385-390 (2023)

В настоящее время во многих направлениях морской деятельности и исследованиях океана охотно используются малоразмерные автономные подводные аппараты. От вида стоящих перед ними задач зависит тактика их использования. Малоразмерные автономные подводные аппараты могут быть как универсальными, так и узконаправленными. В группе могут быть аппараты, осуществляющие наблюдение за обстановкой, предназначенные для связи, навигации и определения условий распространения звука в океане. В настоящей работе рассматривается групповое использование подводных аппаратов, предназначенных для приема информации в целях изучения океана. Оценивается возможность создания направленного приема информации и построения антенн с заданными характеристиками направленности.

Ларичев В.А., Максимов Г.А., Смирнов В.А. «Опыт восстановления пространственного положения буксируемой сейсмокосы по магнитометрическим данным с навесных управляемых заглубителей» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 391-396 (2023)

Представлена методика позиционирования буксируемой сейсмокосы по магнитометрическим данным и результаты морских испытаний отечественной системы позиционирования буксируемых сейсмокос по данным с навесных управляемых заглубителей, разработанных в АО АКИН. Проведено сравнение результатов позиционирования по данным заглубителей АО АКИН и по данным заглубителей DigiCourse ION Geophysical.

Малашенко А.Е., Молчанов П.А., Ким А.И. «Мультистатическая система наблюдения на базе автономных гидроакустических станций с автоматической адаптацией по глубине установки» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 397-402 (2023)

Приведен анализ эффективности многопозиционной мультистатической системы наблюдения на базе автономных быстро развертываемых гидроакустических станций в активном и пассивном режимах работы. Рассмотрена модель мультистатического обнаружителя с оптимально адаптированными по глубине установки гидроакустическими станциями. Рассмотрен подход к оптимизации расстановки ГАС. Приведены результаты моделирования зоны контроля для конкретных акваторий Охотского моря.

Клячин Б.И. «Низкочастотное шумовое поле глубокого океана над подводной горой» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 403-407 (2023)

Низкочастотное шумовое поле глубокого слоистого океана формируется узким пучком водных лучей. Если в океанической среде существуют значительные горизонтальные неоднородности – это может приводить к сильному искажению траекторий этих водных лучей. В результате, неоднородности среды могут вызвать неоднородности шумового поля. Ранее были рассмотрены неоднородности поля, вызываемые холодными вихрями и разломами дна океана. Одной из наиболее распространенных неоднородностей океана являются подводные горы. В данной работе исследуется влияние такой горы на шумовое поле. Это влияние может быть значительным (искажения поля около 20 дБ, по сравнению со слоистой средой), и не значительным (искажения – не более чем единицы децибел). Обсуждаются особенности океанической среды и горы, которые приводят к этим ситуациям.

Горовой С.В. «Статистические характеристики высокочастотных гидроакустических шумов на мелководье» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 408-413 (2023)

Описаны результаты экспериментального исследования изменчивости спектральных уровней и гистограммных оценок плотности распределения вероятностей мгновенных значений гидроакустических шумов, в которых присутствуют техногенные составляющие, зарегистрированных в мелководном прибрежном районе залива Петра Великого Японского моря, вблизи акватории порта Владивосток, в диапазоне частот 1–400 кГц при состоянии моря 2 и 5 баллов. Регистрация сигналов выполнялась с использованием расположенного вблизи дна широкополосного ненаправленного гидрофона. Полученные результаты могут быть полезны для обоснования выбора параметров систем обнаружения гидроакустических сигналов на мелководье.

Гончаренко Б.И., Горовой С.В., Дмитриев В.Г. «Сравнительный анализ характеристик гидроакустических шумов на мелководье, воспринимаемых векторными приемниками различных типов» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 414-419 (2023)

Описаны результаты экспериментального исследования изменчивости оценок плотности распределения вероятностей мгновенных значений гидроакустических шумов, в которых присутствуют техногенные составляющие, зарегистрированных в мелководном прибрежном районе залива Петра Великого Японского моря. Регистрация сигналов выполнялась расположенными рядом вблизи дна векторными приемниками: электрокинетического (с «неподвижным» корпусом) и «соколеблющегося» типа, а также ненаправленным гидрофоном давления. Показано, что в одно и то же время в различных частотных полосах могут наблюдаться различные зависимости исследуемых статистических параметров, обусловленные особенностями механизмов шумообразования и «физики работы» приемников.

Веденев А.И., Кочетов О.Ю., Луньков А.А., Шуруп А.С. «Экспериментальное исследование акустического шумового воздействия судна на воздушной подушке» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 420-426 (2023)

Представлены результаты измерений характеристик воздушного и подводного шума судна на воздушной подушке (СВП) «Каспиан Фалькон», проведенных в Урало-Каспийском канале в период хода рыб на нерест и гнездования птиц весной 2022 г. Измерения проводились с целью оценки шумового воздействия на орнито- и ихтиофауну дельты р. Урал. Отличительной особенностью проведенных экологических исследований было использование приемника колебательной скорости (ПКС) градиентного типа разработки ИОРАН. Важность оценки значений колебательной скорости определяется тем, что слух большой части рыб воспринимает звук не по давлению, а колебанию частиц среды. Полученные в работе оценки уровней подводного и воздушного шума и дистанций до границ зон безопасности для орнито- и ихтиофауны указывают на преимущества использования СВП в районах с повышенными требованиями к экологической безопасности.

Галутин В.З., Волк Г.М., Кочетов О.Ю. «Автономный регистратор коммуникативных сигналов морских млекопитающих «Белуха»» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 427-431 (2023)

Рассмотрена возможность создания портативного автономного регистратора гидроакустических сигналов с целью мониторинга «акустического загрязнения» и оценки интенсивности коммуникации морских млекопитающих. Разработаны алгоритмы записи, которые позволяют осуществлять мониторинг на протяжении двух месяцев при использовании одной SD карты емкостью 16 ГБ. Результаты натурных испытаний опытной партии приборов подтвердили расчетные технические характеристики и продемонстрировали возможность многократного использования регистраторов.

Куличков С.Н., Есипов И.Б., Чунчузов И.П., Попов О.Е., Перепелкин В.Г., Кенигсбергер Г.В. «Анализ инфразвуковых шумов в атмосфере во время шторма на Черном море» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 468-476 (2023)

Рассматриваются результаты определения азимутов инфразвуковых шумов в атмосфере во время шторма на Черном море при приеме на черноморском побережье. Для регистрации сигналов использовалось три инфразвуковых микрофона, которые размещались на земле в вершинах треугольника со сторонами около 100 м. Такая приемная схема позволила определить азимуты прихода инфразвуковых сигналов в широком инфразвуковом диапазоне частот 0.1–7 Гц, включающим как диапазон частот микробаром, так и «голоса моря». Проведена оценка частотных полос инфразвуковых сигналов с высокой когерентностью для пар приемников. Измеренные азимуты на источник когерентных инфразвуковых сигналов в частотном диапазоне микробаром оказались близки к азимутам на акватории большого волнения. По результатам измерений оказалось, что азимуты прихода инфразвука в диапазоне «голоса моря» сильно отличаются от азимутов прихода микробаром. Для интерпретации полученных результатов рассчитана азимутальная зависимость интенсивности инфразвукового поля по программе Авилова К.В., реализующей метод псевдодифференциального параболического уравнения, без учета горизонтальной рефракции.

Красненко Н.П., Потекаев А.И., Шаманаева Л.Г. «Высотно-временная динамика вектора плотности потока кинетической энергии атмосферы по результатам содарного зондирования» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 477-482 (2023)

Анализируется суточная почасовая динамика вектора плотности потока кинетической энергии (вектора Умова), а также средней и турбулентной составляющих кинетической энергии на основе минисодарных измерений компонентов вектора ветра и их дисперсий в нижнем 200-метровом слое атмосферы.

Красненко Н.П., Потекаев А.И., Шаманаева Л.Г. «Высотно-временная динамика компонентов кинетической энергии атмосферы по результатам содарного зондирования» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 483-488 (2023)

Рассматривается и анализируется высотно-временная динамика компонентов кинетической энергии атмосферы по результатам постобработки временных рядов высотных профилей как средних значений, так и дисперсий трех компонент скорости ветра, измеренных минисодаром.

Добрынин В.А., Сорокин А.Г. «Атмосферные эффекты извержения вулкана Тонга» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 489-494 (2023)

Обсуждаются эффекты в атмосфере Восточной Сибири от прихода акустических волн от извержения вулкана в Южной части Тихого океана 15 января 2022 г. на острове Hunga Tonga Hunga. Приводятся результаты регистрации акустических волн от извержения вулкана в Сибири на расстоянии около 11 230 км. Полученный акустический сигнал интерпретируется как совокупность волны Лэмба, внутренних гравитационных волн и инфразвука. Структура сигнала подобна сигналам от мощных источников, известных ранее: термоядерный взрыв на Новой Земле 1961 г., от взрыва Тунгусского метеорита 1908 г. Акустический сигнал предваряют низкочастотные затухающие колебания, состоящие из 3-х цугов. Мы предполагаем, такие колебания связаны с тремя важными стадиями в извержении вулкана Hunga Tongo Hunga: 1) разрушении острова Тонга и образованием подводной кальдеры; 2) выход горячей магмы из кальдеры на поверхность океана и выброс в атмосферу большого объема перегретого пара 3) образование слоистой структуры из смеси перегретого пара, пепла и тефры над и образование эруптивной конвективной колоны. Последовательные фазы извержения могли способствовать возбуждению акустических колебаний в широком диапазоне периодов, включая волны Лэмба, внутренние гравитационные волны (ВГВ) и инфразвук. В работе сравнивается структура акустического сигнала, полученного в Сибири на расстоянии более 11 000 км от вулкана и акустического сигнала, зарегистрированного на Аляске на удалении более 9 300 км (краткое сообщение в твиттере, David Fee).

Арабаджи В.В. «Излучение скользящих волн границей с заданным бегущим распределением поля» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 502-507 (2023)

Рассмотрена задача звукового монохроматического излучения границы с заданным бегущим распределением нормальных колебательных скоростей. Показано, что при приближении (увеличении) пространственной частоты нормальных колебательных скоростей к волновому числу в среде поверхностная плотность излучаемой мощности (передаваемой «скользящей» плоской волне) растет до бесконечности (при сколь угодно малых амплитудах нормальных колебательных скоростей на границе) и становится равной нулю для всех пространственных частот, превышающих волновое число в среде, т.е. имеет место резонанс на пространственной частоте. Если задать на границе аналогичное распределение давления с бегущей фазой, то резонанс (с бесконечной плотностью излучаемой мощности) не возникает. Показано, что в случае линейной эквидистантной цепочки трехмерных монополей (или сколь угодно малых пульсирующих сфер, отделенных друг от друга средой и представляющих антенну бегущей волны) резонанс также отсутствует. Исследовано влияние кривизны границы (а также локализации распределения нормальных колебательных скоростей на излучающей границе) на величину резонанса. Показано, что на границе с заданными бегущими фазами нормальных колебательных скоростей возникает постоянная во времени тангенциальная сила реакции излучения, никак не связанная с нелинейностью среды и пропорциональная излучаемой мощности.

Миронов М.А. «Метод аналитического исследования акустического поля в неоднородном одномерном волноводе» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 508-513 (2023)

При решении различных краевых задач для одномерного уравнения Гельмгольца с переменным волновым числом предлагается поменять местами порядок действий. Обычно сначала задаются переменными коэффициентами, описывающими среду распространения (например, зависимостью волнового числа от координаты) и после этого ищут тем или иным способом решения и удовлетворяют граничным условиям. В работе рассмотрены возможности обратного подхода. Сначала задается решение уравнения, например, в виде бегущей волны с переменной амплитудой и фазой. Это решение подставляется в дифференциальное уравнение, которое превращается в уравнение для его переменных коэффициентов, например, квадрата волнового числа. Условие вещественности волнового числа дает связь между амплитудной и фазовой частями решения. В качестве примера предложенного метода рассмотрено одно семейство решений и соответствующее семейство волновых чисел, удовлетворяющих конкретным граничным условиям.

Шанин А.В., Корольков А.И., Князева К.С. «Сходимость производящей функции лучей в многослойном волноводе» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 514 (2023)

Рассматривается плоский акустический многослойный волновод, каждый слой является однородным и характеризуется своим значением скорости и плотности. Волновод возбуждается точечным монохроматическим источником, излучающим на частоте ω. Целью работы, было исследовать сходимость ряда Неймана для R. Показано, что данный ряд расходится при некоторых действительных ω и κ. Для таких значений ω и κ был предложен метод редуцированной реверберационной матрицы: слои, из-за которых ряд расходится, объявляются тонкими, т.е. такими, в которых невозможно выделение отдельных лучей.

Ефимов Д.Ю. «Дифракция сферической звуковой волны на упругом цилиндре с непрерывно-неоднородным покрытием, расположенном вблизи границы упругого полупространства» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 515-520 (2023)

Получено строгое аналитическое решение задачи дифракции сферической звуковой волны, излучаемой точечным источником, на однородном изотропном упругом цилиндре бесконечной длины с покрытием в виде изотропной упругой оболочки с непрерывно изменяющимися по толщине физико-механическими характеристиками. Полагается, что цилиндр окружен идеальной сжимаемой жидкостью и расположен вблизи границы однородного изотропного упругого полупространства. Проведены численные расчеты угловых распределений амплитуды рассеянного акустического поля. Оценено влияние упругой подстилающей поверхности на рассеянное поле. Показано, что неоднородное покрытие позволяет эффективно изменять характеристики рассеяния цилиндрического тела.

Юлдашев П.В., Коннова Е.О., Хохлова В.А. «Метод решения широкоугольного параболического уравнения для описания трехмерных дифрагирующих акустических пучков» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 521 (2023)

При описании дифракции акустических пучков часто используются однонаправленные параболические уравнения. В самом простом варианте применяется стандартное параболическое уравнение или иначе параксиальное приближение, которое справедливо при малых углах дифракции относительно оси пучка. При рассмотрении сильно сфокусированных пучков точности стандартного параболического уравнения часто оказывается недостаточно и применяется тот или иной вариант широкоугольного параболического уравнения. В теории широкоугольных параболических уравнений наиболее развит метод Паде-аппроксимаций факторизованного уравнения Гельмгольца (т.е. однонаправленного уравнения), либо формального решения этого уравнения, представленного в виде пропагатора, который аналогичен формулам углового спектра при замене суммы квадратов поперечных волновых чисел на соответствующий им поперечный Лапласиан. Хотя метод широкоугольного параболического уравнения оказался чрезвычайно эффективным при решении двумерных задач в акустике океана и атмосферной акустике, при переходе к трехмерным пучкам возникают математические трудности, связанные с невозможность эффективно использовать конечно-разностную численную схему переменных направлений, которая обычно применяется в случае стандартного параболического уравнения. Существуют различные теоретические способы обхода этих трудностей, связанные, например, с применением итерационных подходов для схем с неявным представлением решения. В данной работе предлагается иной вариант получения решения однонаправленного уравнения, основанный на аппроксимации пропагатора конечным рядом Фурье. Поскольку членами этого ряда являются экспоненты такого же вида, как и в формальном решении стандартного параболического уравнения в операторной форме, то это позволяет использовать известные конечно-разностные численные методы, применяемые для решения параболического уравнения. В работе проверяется работоспособность предложенного метода путем численного расчета дифракции фокусированного пучка в однородной среде и сравнения с результатами, полученными методом углового спектра.

Клещенко В.Д., Альбицкая Х.Н., Ладутенко К.С., Петров М.И. «Акустические силы в ансамбле сферических частиц» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 522-527 (2023)

Представлены результаты теоретических исследований рассеяния акустических волн на ансамблях сферических частиц, а также проявления акустомеханического воздействия между частицами. Был разработан программный пакет для моделирования акустического рассеяния продольных акустических волн на ансамбле сферических частиц в открытом пространстве с помощью метода Т-матриц. Метод основывается на мультипольном разложении конечного порядка решений уравнения Гельмгольца, а также их переразложении с использованием теорем сложения для сферических функций. Помимо расчета рассеянных волн также было реализовано вычисление акустических сил, действующих на сферические частицы, и сечений рассеяния и экстинкции через коэффициенты мультипольного разложения акустических полей. Были определены устойчивые конфигурации ансамбля частиц, а также силы, действующие на каждую из частиц. Данный расчетный код обеспечивает более быстрое моделирование рассеяния по сравнению с соответствующими программами, использующими метод конечных элементов, поскольку позволяет решать задачу одновременно во всех точках пространства. Подобный пакет уже был реализован для электромагнитного рассеяния и позволяет быстро и точно рассчитывать аналогичные задачи в оптике, поэтому данная работа актуальна и в дальнейшем может быть использована для определения поведения ансамбля частиц, удержания его в требуемой конфигурации, а также манипулирования над подложкой кластером частиц и каждой из них по отдельности.

Косарев О.И., Пузакина А.К. «Дифракционное гидроакустическое дальнее поле конечной цилиндрической оболочки» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 528-533 (2023)

Предложен метод расчета вторичного гидроакустического поля конечной упругой цилиндрической оболочки. Метод включает: определение корней дисперсионного уравнения собственных колебаний оболочки в жидкости, расчет вынужденных колебаний составной оболочечной конструкции под действием падающего поля, точного импеданса излучения конечной оболочки в жидкости, расчет вторичного дальнего поля.

Белогорцев А.С., Журавлев А.А., Тютекин Ю.В. «Сравнение результатов расчета гидроакустического поля с помощью двух различных волновых программ» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 534-540 (2023)

Проведено сравнение двух компьютерных волновых программ расчета гидроакустического поля, реализующих модовый метод и метод параболического уравнения. Проведены расчеты для модели плоскослоистого волновода в мелком море. Показано, что на частотах от 40 Гц и выше программы обеспечивают практически одинаковые результаты.

Аксенов С.П., Кузнецов Г.Н. «Фазо-энергетические инварианты в звуковых полях глубокого и мелкого моря» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 541-546 (2023)

Для анализа свойств фазо-энергетического инварианта (ФЭИ), представленного в виде отношения эффективной групповой к эффективной фазовой скорости (ЭГС / ЭФС) исследуется амплитудно-фазовая структура звукового давления (ЗД). Анализ градиента фазы ЗД в двумерных областях «расстояние–глубина» и «расстояние–частота» выполнен в глубоком и мелком море и позволил установить связь между ФЭИ и интерференционным инвариантом (ИИ) С.Д. Чупрова. Показано, что зависимости ФЭИ, ЭФС и ЭГС от расстояния определяются типом доминирующих нормальных волн и существенно изменяются при переходе из ближней зоны освещенности (БЗО) в зону тени (ЗТ) и в дальнюю зону освещенности (ДЗО). В зоне тени ЭФС и ЭГС заметно отличаются от средней скорости звука в воде, но практически равны ей в зонах с доминирующими водными модами. Установлено, что зоне тени инвариантные зависимости ЭФС и ЭГС от расстояния дают возможность выполнять высокоточное пеленгование и оценку расстояний до источников.

Аксенов С.П., Кузнецов Г.Н. «Амплитудно-фазовые характеристики полигармонического сигнала в глубоком и мелком море» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 547-552 (2023)

Проведено сравнение эффективности когерентного и некогерентного сложения компонент полигармонического сигнала (ПГС), создаваемого широкополосным источником в глубоком или мелком море. Структура интерферограмм амплитуды и фазы этих сигналов на плоскости «расстояние–частота» зависит от координат расположения источника и приемника. Когерентное сложение отдельных гармонических сигналов (ГС) наиболее эффективно на расстояниях, на которых фазы ГС максимально близки друг к другу – в зонах интерференционных максимумов ближней и дальней зон акустической освещенности, где доминируют «слабодисперсионные» водные моды. В зоне тени глубокого моря, а также в мелком море, где определяющим является вклад мод с ярко выраженной дисперсией, эффективность когерентного сложения компонент ПГС – существенно ниже. Даются рекомендации по применению разработанного метода в звукоподводной связи.

Кузнецов Г.Н., Степанов А.Н. «Сравнение характеристик энергетического и фазового инвариантов в мелком море» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 553-558 (2023)

Впервые совместно анализируются обобщенные дифференциальные уравнения, устанавливающие связь со свойствами волновода энергетического инварианта Чупрова и открытого авторами фазового инварианта, построенных на двумерном поле интенсивности и на двумерной фазовой плоскости. Показано, что оба инварианта отличаются устойчивостью к изменению характеристик волновода и свойств сигналов. Впервые установлена связь между инвариантами, а также, что накопление мощности сигналов вдоль гребней или вдоль линий с постоянными фазами ограничивается на поле интенсивности появлением новых мод, а на фазовой плоскости – дислокациями.

Гвоздков Е.М., Грязнова И.Ю., Лабутина М.С., Седунов И.В. «О сложностях, возникающих при дистанционной акустической диагностике донных дискретных случайных неоднородностей» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 559-564 (2023)

Известно, что наиболее простым и экологичным способом обнаружения полезных ископаемых типа ЖМК является дистанционное акустическое зондирование дна океана. В основе акустических методов обнаружения ЖМК лежит различие акустических импедансов конкреций и подстилающих их пород. Проведенные на кафедре акустики ННГУ модельные исследования показали возможность определения средней концентрации дискретных случайных неоднородностей по изменениям средней интенсивности обратно рассеянного акустического сигнала. Принято считать, что средняя интенсивность обратного рассеяния пропорциональна квадрату средней поверхностной концентрации дискретных случайным образом расположенных конкреций. Однако, при наличии даже незначительного отражения акустических волн от подстилающей рассеиватели поверхности уже не наблюдается монотонный рост средней интенсивности рассеянного сигнала с увеличением средней концентрации дискретных неоднородностей. Также на решение обратной задачи акустики оказывают влияние такие факторы, как коррелированность взаимного расположения рассеивателей на дне и статистика их распределения по размерам, что значительно усложняет акустическую диагностику неоднородностей.

Асафьев Н.О., Сорокин Б.П., Овсянников Д.А., Попов М.Ю., Бланк В.Д. «Акустоэлектронные сенсоры на основе композитных СВЧ резонаторов с алмазными подложками» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 580-585 (2023)

Продемонстрировано применение сенсора толщин со структурой Me₁/Al_1-xSc_xN/Me₂/(100) алмаз/Me₃ при напылении тонких и сверхтонких пленок Me₃: Sc, Pt, Al и Mo. Толщинная чувствительность при напылении Pt составила ±0.5 нм. Рассмотрены особенности применения композитного СВЧ резонатора как сенсора давления в составе интегрированной измерительной системы с камерой высокого давления на алмазных наковальнях (ИИС КВДАН), к образцам из W, Si, Mo, Zr и целлюлозы. Продемонстрированы возможности ИИС к исследованиям особенностей поведения различных твердых тел при высоких давлениях, фазовых переходов под давлением и регистрации пластических деформаций в металлах.

Горбачев И.А., Смирнов А.В., Колесов В.В., Кузнецова И.Е. «Морфология и сенсорные свойства пленок Ленгмюра–Блоджетт с иммобилизованными ферментами» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 586-591 (2023)

Представлены результаты исследования морфологии и сенсорных свойств пленок Ленгмюра–Блоджеттна (ЛБ) на основе монослоев из 1,2-дипальмитоил- sn-глицеро-3-фосфоэтаноламина (ДППЕ), стеариновой кислоты и их эквимолярной смеси с иммобилизованным ферментом глюкозооксидазы (ГО). Иммобилизация фермента в пленке происходила в процессе формирования монослоев. Морфология пленок, перенесенных на атомарно-гладкие углеродные подложки, изучалась методом атомно-силовой микроскопии. Адсорбция ГО приводила к изменению морфологии и средней толщины формируемой пленки. Величины шероховатости составляют 2.4, 1.4 и 2 нм для пленок, сформированных на основе монослоев ДППЕ, стеариновой кислоты (СК) и их эквимолярной смеси, соответственно. Сенсорные свойства сформированных плёнок изучались с помощью акустической линии задержки на основе волн в пластинах. Изменение амплитуды акустического сигнала при адсорбции глюкозы составило 0.15, 2 и 1.5 дБ для пленок на основе ДППЕ, СК и их эквимолярной смеси, соответственно. Такие изменения амплитуды могут быть связаны с различным количеством адсорбированного фермента, а также со степенью его доступности для молекул аналита.

Анисимкин В.И., Кузнецова И.Е., Шамсутдинова Е.С. «Особенности измерения электрофизических свойств проводящих жидкостей с помощью акустических волн Лэмба высших порядков» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 592 (2023)

Показано, что при измерении электрофизических свойств жидкостей с помощью акустических волн Лэмба ключевое значение имеет снижение уровня электромагнитной наводки по сравнению с амплитудой акустического сигнала на величину не менее 10 дБ. Такое условие может быть обеспечено путем размещения тестируемой жидкости между встречно-штыревыми преобразователями, размещенными на пластине, и/или при помощи электронного подавления наводки в измерительном приборе. Обнаружено, что в отличие от акустоэлектронного взаимодействия объемных и поверхностных волн в пьезополупроводниках зависимость поглощения волн Лэмба в пьезопластинах от проводимости жидкости имеет несимметричный характер. Следует отметить, что фазовый отклик на изменение проводимости жидкости сильно зависит от температуры и требует ее постоянства в процессе измерений. Использование этого отклика также неприменимо в случае неравновесных процессов, сопровождаемых выделением или поглощением тепла. Амплитудный же отклик акустических волн почти не зависит от температуры и может быть применен к неравновесным процессам, но он имеет одинаковую величину для двух значений проводимости, поэтому одно из них должно быть исключено дополнительным измерением, например, с использованием второй акустической моды. Кроме того, отдельное от вязкости измерение проводимости σ затруднено из-за перекрестной чувствительности акустических волн к диэлектрическим ε и вязкостным η свойствам жидкости. При известных или слабо меняющихся значениях ε и η величина σ может быть определена в диапазоне 0–10 Cм/м. Чувствительность нормальных волн достигает 0.4 дБ/(См/м) по амплитуде и 4.4°/(См/м) по фазе. Требуемый объем пробы составляет не более 200–500 мкл.

Анисимкин В.И., Воронова Н.В., Кузнецова И.Е., Смирнов А.В. «Ультразвуковые датчики уровня жидкости и ее трансформации в лед» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 593-598 (2023)

Базируясь на фундаментальных свойствах объемных акустических волн – способности поперечных колебаний распространяться только в твердых телах и зависимости скорости продольных волн от агрегатного состояния вещества (жидкого или твердого) – разработаны датчики фазовых переходов жидкость–лед и уровня жидкости. Для этих целей впервые использовано не изменение скорости и поглощения волн, а изменение времени их распространения от излучателя до приемника. Показано, что этот акустический параметр идеально подходит для таких измерений как слабо зависящий от температуры, но сильно от агрегатного состояния среды распространения. С помощью разработанных методик и лабораторных прототипов измерены скорости и коэффициенты поглощения объемных волн в воде и льду на частотах 1–37 МГц. Экспериментально продемонстрирован изотермический характер фазового перехода вода–лед при нормальных условиях.

Анисимкин В.И., Воронова Н.В., Кузнецова И.Е., Осипенко В.А., Смирнов А.В. «Датчики оледенения на основе акустических волн Лэмба» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 599-604 (2023)

На примере монолитной структуры , состоящей из входного и выходного встречно-штыревых преобразователей (период λ=300 мкм, частота f=38.4 МГц), нанесенных на пьезопластину YZ-LiNbO₃ толщиной h=500 мкм, и слоистой структуры с двумя встречно-штыревыми преобразователями (λ=200 мкм, f=52 МГц), нанесенными на пьезопленку ZnO (h=2.3 мкм) и пластину Si (h=380 мкм), экспериментально показано, что с помощью волн Лэмба, имеющих слабые радиационные потери (∼0.5 дБ/мм), можно осуществлять экспериментальное исследование фазовых переходов жидкость–лед и лед–жидкость. Тестируемая жидкость располагается на структуре в зазоре между преобразователями, и при изменении ее агрегатного состояния приводит к дополнительным потерям акустической волны Лэмба. Причем эти потери не меняются с температурой, зависят от сорта жидкости (льда) и поэтому могут служить акустической характеристикой фазового перехода. Так, при скачкообразном охлаждении жидкости от +20 до –15°C в течение 22 минут и скачкообразном нагревании жидкости от –15 до +20°C в течение того же промежутка времени наблюдается резкое увеличение дополнительных потерь, величина которого зависит от жидкости. При плавном уменьшении и плавном увеличении температуры с шагом 1°С вблизи температуры фазовых переходов для некоторых жидкостей те же изменения могут носить гистерезисный характер. Для тяжелой воды, дистиллированной воды и водного раствора NaCl в качестве тестируемых измерены температуры фазовых переходов и величины возникающих акустических потерь. Показано, что плавление льда и затвердевание жидкости всегда сопровождаются одинаковыми уменьшениями и увеличениями потерь на распространение волн Лэмба, но сами переходы для каждой жидкости могут возникать как при одних и тех же (тяжелая вода), так и при разных (дистиллированная вода и водный раствор NaCl) температурах.

Семёнов А.П., Зайцев Б.Д., Теплых А.А., Бородина И.А. «Исследование влияния суспензий на основе глицерина на характеристики резонаторов с продольным электрическим полем» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 605-610 (2023)

Исследовано влияние суспензий на основе чистого глицерина и алмазного порошка с размером частиц 1–2 мкм с различной концентрацией на характеристики резонаторов с продольным электрическим полем. В работе были использованы два дисковых резонатора, изготовленных из пластин кварца и лангасита с круглыми электродами на обеих сторонах пластины с рабочими частотами 4.4 и 4.1 мГц, работающих на поперечной и продольной акустических модах соответственно. Каждый резонатор был вмонтирован в дно жидкостного контейнера объемом 30 мл. Для проведения экспериментов в лабораторных условиях были изготовлены образцы суспензий глицерина и алмазного порошка с объемной концентрацией частиц в пределах 0.098–2.86%. В ходе экспериментов образец суспензии объемом 15 мл помещался в контейнер таким образом, чтобы резонатор был полностью погружен в суспензию. Измерялись частотные зависимости реальной и мнимой частей электрического импеданса нагруженного резонатора и сравнивались с зависимостями свободных резонатора. Все измерения проводились при температуре около 27.5°С. Экспериментально установлено, что изменение объемной концентрации частиц в суспензии приводит к изменению резонансной частоты и добротности параллельного и последовательного резонансов, а также максимальных значений электрического импеданса и адмиттанса резонаторов из кварца и лангасита.

Ползикова Н.И., Алексеев С.Г., Раевский А.О. «Линейное акустическое двулучепреломление в многочастотном акустомагнитном СВЧ-резонаторе» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 611-616 (2023)

Рассмотрена одномерная модель акустической резонаторной структуры с ферромагнитным слоем (ЖИГ) на немагнитной подложке (ГГГ) и пьезоэлектрическим тонкопленочным пьезопреобразователем для описания магнитоупругих явлений в условиях двойного резонанса: магнитоупругого резонанса в ЖИГ и чисто упругого в многослойной структуре многочастотного СВЧ резонатора сдвиговых объемных акустических волн (АВ). Исследуется эффект акустического двулучепреломления, обусловленный тем, что компоненты АВ с параллельным и перпендикулярным смещениями относительно поля имеют разный набег фаз по толщине магнитной пленки. Понимание природы особенностей спектра представляется важным для интерпретации эксперимента и оценки параметров магнитных пленок.

Алексеев С.Г., Ползикова Н.И., Раевский А.О. «Метод акустической резонаторной спектроскопии для спектров сложной формы» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 617-622 (2023)

Предложен метод автоматической обработки спектров электромагнитного коэффициента отражения S 11 многомодового резонатора объемных акустических волн (АВ), позволяющий определить параметры каждой из его многочисленных гармоник. Во-первых, в случае одновременного возбуждения нескольких поляризаций АВ-метод позволяет автоматически выделить резонансы, соответствующие заданной поляризации. Во-вторых, метод позволяет представить резонанс сложной формы в виде комбинации простых резонансов. Такое представление увеличивает количество данных, которые можно извлечь из экспериментального спектра, и позволяет применять метод акустической резонаторной спектроскопии для исследования новых классов эффектов.

Зайцев Б.Д., Бородина И.А., Теплых А.А., Семёнов А.П. «Измерение скорости и затухания продольных акустических волн в жидкостях» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 623-628 (2023)

Разработан метод определения скорости и затухания продольной акустической волны в жидкости. Два преобразователя с частотой ∼1 МГц, располагались друг над другом, зазор d между ними заполнялся исследуемой жидкостью и увеличивался с шагом 50 мкм. Измеренная зависимость коэффициента прохождения K от зазора d представляла плавно убывающую периодическую функцию, несущую информацию о скорости и затухании волны в жидкости. Теоретические зависимости коэффициента прохождения от величины d, полученные с помощью механической эквивалентной схемы, оказались в хорошем соответствии с экспериментальными данными для воды и глицерина.

Бородина И.А., Зайцев Б.Д., Теплых А.А. «Компактный акустический анализатор для определения проводимости жидкостей» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 629-634 (2023)

Разработан компактный акустический анализатор на основе пьезоэлектрического резонатора с поперечным возбуждающим электрическим полем для измерения электрической проводимости жидкости. Исследовано влияние проводимости жидкости на характеристики резонатора. Показано, что модуль электрического импеданса резонатора монотонно уменьшается с ростом проводимости контактирующей жидкости. Полученные зависимости могут быть использованы как калибровочные кривые для измерения проводимости в диапазоне 100–10000 μS/cm.

Недоспасов И.А., Пупырёв П.Д. «Резонансное рассеяние поверхностных акустических волн от краев кристаллов» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 635 (2023)

Рассмотрены поверхностные акустические волны, падающие на край анизотропной упругой среды (кристалл), вдоль кромки которого возможно распространение волн утечек с высокой степенью локализации на острие клина. При угле падения поверхностных волн, соответствующему фазовому синхронизму с этой клиновидной волной утечки, был обнаружен резкий пик коэффициента отражения поверхностной волны. Это аномальное отражение связано с эффективным возбуждением вытекающей клиновой модой. В лазерно-ультразвуковых экспериментах возбуждались импульсы поверхностных акустических волн, наблюдалось их отражение от края образца и частичное преобразование в импульсы вытекающих клиновых волн. Сценарии отражения и формы импульсов поверхностных и локализованных клиновых волн, включая эволюцию акустического импульса, распространяющегося вдоль края, были подробно подтверждены численным моделированием.

Смирнов А.В., Анисимкин В.И., Горбачёв И.А., Краснопольская Л.М., Голышкин А.В., Кузнецова И.Е. «Мицелий базидиальных грибов как сенсорное покрытие для газовых датчиков на основе акустических линий задержки» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 636 (2023)

Показана возможность использования покрытия на основе мицелия базидиальных грибов Ganoderma lucidum (Curtis) P. Karst в качестве сенсорного слоя для газовых датчиков на основе акустоэлектронных линий задержки (ЛЗ). Были использованы сенсорные покрытия двух типов: 1) на основе фугата и 2) измельченной биомассы мицелиальных гифов с фугатом. Фугат – надосадочная жидкость, полученная в результате центрифугирования измельченной в водно-этанольной смеси биомассы мицелия. Фугат содержит в себе микрочастицы мицелия и метаболиты, высвобождаемые в процесс измельчения. В качестве образцов использовались три ЛЗ, две на поверхностных акустических волнах (ПАВ), с центральной частотой 19.7 и 83 МГц и одна ЛЗ на волнах в пластинах, с длиной волны 200 мкм. Для ЛЗ на волнах в пластинах была выбрана мода высшего порядка на частоте 32.2 МГц, показавшая наибольшую чувствительность к парам тестовых жидкостей. В качестве тестовых образцов газа были выбраны пары химически чистых ацетона и спирта, а также дистиллированной воды. Наибольшее изменение амплитуды и фазы сигнала наблюдалось при использовании сенсорного покрытия на основе фугата. В случае ЛЗ на ПАВ с центральной частотой 83 МГц изменение амплитуды сигнала составляло 26 дБ и 27 дБ для максимальной концентрации паров воды (18.22 г/м²) и спирта (88.12 г/м²), соответственно. Фаза изменялась на и 302° и 497° для воды и спирта, соответственно.

Купрейчик М.И., Балакший В.И. «Низкоселективное рассеяние света в двуосных кристаллах в акустооптических ячейках с фазированным преобразователем» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 652-657 (2023)

На примере ромбического кристалла HIO3 исследованы характеристики широкоугольной дифракции света в главной плоскости двуосного кристалла, содержащей оптические оси, в акустическом поле противофазного секционированного пьезоэлектрического преобразователя. Наибольшее внимание уделено вариантам низкоселективного рассеяния света. Важной особенностью такого режима дифракции является его высокая чувствительность к направлению ультразвука, что накладывает особые условия на точность изготовления акустооптической ячейки. Установлено, что в случае фазированного преобразователя оптимальный для реализации подобного варианта взаимодействия срез кристалла определяется как двулучепреломлением используемого материала, так и параметрами структуры преобразователя. Доказано, что при использовании ячейки с электронным управлением фазами секций требования к точности выведения звуковой грани могут быть заметно снижены. Это позволяет рассчитывать на практическую реализацию на основе таких ячеек специальных дефлекторов, способных сканировать сильно расходящиеся оптические пучки.

Баров С.С., Никишин Е.Л., Павлова М.В., Сучилин А.В. «Исследование основных характеристик гибридного акустооптического процессора на основе двойного преобразования Фурье для визуализации акустических полей от микрообъектов» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 658-662 (2023)

Представлена теоретическая и экспериментальная оценка разрешающей способности устройства акустооптической визуализации на основе двойного преобразования Фурье. Показано, что при заданных реальных параметрах оптической и акустической систем акустооптический процессор обладает разрешающей способностью, позволяющей верно отображать акустические поля пьезоэлектрических преобразователей с характерными размерами в десятки микрометров.

Кравчук Д.А., Воронина К.А. «Моделирование акустических сигналов, получаемых от форменных клеток крови при исследовании крови оптоакустическим методом лазерного воздействия» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 663-665 (2023)

Оптоакустика является перспективным направлением в неинвазивных исследованиях внутренних тканей биообъектов. Цель данного исследования состоит в исследованиях возможностей оптоакустического метода по определению свойств эритроцитов крови и их количественному содержанию в крови. Проведены экспериментальные исследования формирования оптоакустического сигнала в жидкостях, содержащих модели эритроцитов в виде полистирольных дисков.

Поликарпова Н.В., Дьяконов Е.А., Чиж И.К. «Исследование затухания акустических волн в кристалле парателлурита и его применение в акустооптических устройствах» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 666 (2023)

Приводятся результаты исследования многократного отражения акустических волн от свободных граней кристалла парателлурита. Кристалл был вырезан таким образом, что в результате многократных отражений в призме наблюдались не менее пяти отраженных волн. Из-за того, что в кристалле парателлурита наблюдается сильная анизотропия скорости звука, то это приводит к сильной анизотропии акустического затухания. Вот почему, выяснение характера зависимости коэффициента акустического затухания от направления в кристалле парателлурита представляет особую важность. В работе исследуется экспериментальная зависимость затухания от направления распространения волны.Одна из наиболее интересных собственных мод кристалла парателлурита – медленная квазипоперечная волна, распространяющаяся в плоскости (001). Она изменяет значение фазовой скорости в 5 раз в зависимости от направления характеризуется максимальным углом сноса энергии, равным 74,3°. Данное значение является максимально возможным не только среди собственных мод кристалла парателлурита, но и вообще среди известных кристаллических материалов. Экспериментальная оценка коэффициента затухания ультразвуковых волн в зависимости от направления и явилась целью настоящей работы. Измерения проводились акустооптическим методом. Конфигурация кристалла была специально рассчитана так, чтобы в нем существовало несколько акустических пучков с углами сноса энергии, близкими к максимальному. Сделанные оценки коэффициентов затухания представляют практическую важность при разработке акустооптических фильтров, использующих квазиколлинеарную геометрию взаимодействия вблизи кристаллографической оси [110]. Особенностью указанных фильтров является их многоканальность, которая позволяет работать с несколькими пучками одновременно.

Слиньков Г.Д., Манцевич Н.С. «Влияние обратной связи и расходимости падающего излучения на аппаратную функцию коллинеарного акустооптического фильтра» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 667 (2023)

Исследована работа коллинеарного акустооптического (АО) фильтра на основе кристалла молибдата кальция при наличии обратной связи и с учетом расходимости оптического излучения. В исследуемой системе входное излучение было поляризовано по одной из собственных осей АО кристалла. Выходное излучение разделялось на сигнальный пучок и пучок обратной связи. Первый пропускался через анализатор, ориентированный перпендикулярно входному поляризатору. Анализатор для второго пучка был ориентирован под углом 45° к входному поляризатору и пропускал как пучок нулевого порядка, так и пучок первого порядка с доплеровским сдвигом частоты. Смешивание этих оптических сигналов на фотоприемнике (оптическое гетеродинирование) порождало переменную компоненту напряжения с частотой ультразвука, которая после усиления подавалась вместе с сигналом от внешнего генератора на пьезопреобразователь АО фильтра, образуя цепь обратной связи. Исследование проводилось в регенеративном режиме (под порогом самовозбуждения). Показано, что описанный метод организации обратной связи позволяет повысить спектральное разрешение АО фильтра и, одновременно, применение сходящегося светового пучка дает возможность заметно уменьшить боковые лепестки аппаратной функции устройства. В работе исследована зависимость ширины аппаратной функции и величины боковых лепестков от коэффициента усиления в цепи обратной связи и угловой расходимости входного оптического пучка.

Мильков М.Г., Шарикова М.О., Мачихин А.С. «Мультичастотный акустооптический дефлектор на основе двуосного кристалла» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 668-673 (2023)

Представлена схема реализации акустооптического дефлектора для одновременного управления электромагнитным излучением нескольких длин волн. Экспериментально с помощью оптически двуосного монокристалла калий-титанил-арсената (KTiOAsO₄ или КТА) показана одновременная дефлекция лазерных пучков трех различных длин волн за счет их дифракции на одной ультразвуковой волне. Дифракция каждого из них наблюдалась при соблюдении условия фазового синхронизма благодаря использованию оптических свойств двуосной кристаллической среды. Плоскости акустооптического взаимодействия для каждого из трех световых пучков совпадают с такими срезами оптической волновой поверхности для каждой из длин волн света, которые содержат квазиплоский участок. Дифрагированные пучки с различными длинами волн могут быть сведены за счет использования оптических компонентов. Данный подход может лечь в основу создания приборов для управления излучением многочастных лазеров.

Кравчук Д.А., Старченко И.Б. «Экспериментальные исследования оптоакустического сигнала для определения концентрации глюкозы в крови» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 674-676 (2023)

Цель данного исследования состоит в исследованиях возможностей оптоакустического метода по определению в составе крови наличия глюкозы. В ходе проведенных экспериментальных исследований формирования оптоакустического сигнала в свиной крови, получены профили акустических сигналов, согласно которым возможна регистрация уровня содержания глюкозы в крови.

Субботкин А.О. «Колебательный процесс в интерференционной антенне остронаправленного микрофона» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 687-701 (2023)

В исследовании анализируется звуковое поле внутри акустической интерференционной антенны при воздействии на нее звуковой волны. Интерференционная антенна представляет собой узкую трубку постоянного поперечного сечения с перфорациями (отверстиями) на боковой поверхности по всей ее длине. Такие антенны используются в микрофонах с остронаправленной характеристикой направленности – интерференционных микрофонах (т.н. микрофоны-пушки). Анализ звукового поля проводился двумя методами – методом электроакустических аналогий и методом реверберационной матрицы. В методе электроакустических аналогий антенна была представлена в виде эквивалентной электрической схемы из Z-блоков, которыми заменили акустические элементы антенны. Электрический ток в ответвлении цепи эквивалентен объемной колебательной скорости, а напряжение эквивалентно звуковому давлению. В методе реверберационной матрицы звуковое поле описывается матричным уравнением, которое позволяет определить сумму всех элементарных прямых волн и сумму всех элементарных обратных волн любого заданного порядка дифракции в каждом сегменте интерференционной антенны. Результаты расчетов по сформулированным математическим моделям хорошо совпадают с экспериментальными результатами. В эксперименте исследовался макет интерференционного микрофона с боковыми отверстиями, не закрытыми тканью или сеткой. Показано, что открытые отверстия не обеспечивают микрофону остронаправленную характеристику, и показано, что классическая математическая модель интерференционного микрофона не позволяет объяснить это обстоятельство. Причиной отсутствия острой направленности является дисперсия внутри интерференционной антенны.

Конопацкая И.И., Пятаков П.А., Овчинников О.Б., Шуляпов С.А. «Исследование возможности использования измерительной трубы для калибровки гидрофонов» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 702 (2023)

Разработана и опробована методика измерения чувствительности гидрофонов в полосе частот от 4 до 25 кГц с использованием измерительной трубы (заполненной водой) длиной 300 мм, внутренним диаметром 48 мм и толщиной стенок – 6 мм. Такой способ калибровки выбран с целью уменьшения размеров экспериментальной установки для удобства применения в лабораторных условиях. Исследовано влияние на точность измерений глубины погружения гидрофонов и состояния воды, ее температуры, наличия пузырей в объеме и на внутренней поверхности трубы. Проведено сравнение данных, полученных в трубе, с соответствующими величинами, измеренными в бассейне, оценена систематическая погрешность измерений, зависящая от характерного размера гидрофона.

Красненко Н.П., Раков Д.С., Раков А.С. «Направленные свойства линейного массива из двух антенных решеток» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 703-709 (2023)

Приведены результаты разработки и исследования двух линейных массивов направленных акустических излучателей, каждый из которых состоит из двух плоских антенных решеток. Их особенностью является большое межэлементное расстояние. Проведены исследования характеристики направленности разработанных линейных массивов. Показано, что в ближней зоне, характеристика направленности линейного массива приближается к множителю решетки для данного массива. Определено, что общее количество лепестков характеристики направленности равно n+1, где n целое число длин волн, укладывающихся на межэлементном расстоянии. Итоговая ширина характеристики направленности в дальней зоне зависит от межэлементного расстояния. Приведены технические характеристики разработанных макетов линейных массивов.

Хатамтаев Б.И. «Экспериментальное определение акустического центра измерительного гидрофона» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 710-715 (2023)

Рассмотрены различные формулировки определения акустического центра преобразователя и проблемы, возникающие при их использовании для экспериментального определения положения акустического центра. Обсуждены причины, по которым формулировка и соответствующий способ определения положения акустического центра микрофона мало пригодны для гидрофона. Предложен способ и описан эксперимент по определению положения акустического центра при фазовой калибровке гидрофона методом взаимности.

Иванов М.П., Данилов Н.А., Романов Б.В., Красницкий Б.Ю., Рогачева О.Н. «Стратегии акустического поиска впередсмотрящего импульсного сонара дельфина» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 725-731 (2023)

В процессе активной работы импульсного сонара китообразных в зависимости от акустической обстановки, дельфин использует различные сигналы при поиске подводного объекта. В работе приводятся примеры изменения стратегии поиска с использованием дельфином излучения пакетов импульсов с разнообразной длительностью, изменением количества импульсов в пакете с различными законами времяимпульсной модуляции и манипуляции. Доказательная база основана на результатах собственных экспериментов на представителях зубатых китообразных Tursiops truncatus и Delphinapterus leucas, а также по результатам опубликованных работ. По полученным данным просматривается использование стратегии моноимпульсного и мультиимпульсного режимов эхолокационного поиска. Мультиимпульсной режим основан на излучении пакетов, состоящих из ультракоротких широкополосных биполярных сосредоточенных во времени импульсов и использовании в этих пакетах времяимпульсной модуляции. При смене стратегии поиска дельфин формирует составные пакеты импульсов, в которых используется не только времяимпульсная модуляция, но и манипуляция сложной временной структуры временного интервала. В стратегии моноимпульсной эхолокации акустический контакт или слежение за объектом поиска видно по коэффициенту перекрытия, который равен ∼1.2 при контакте с целью, а при потере контакта с целью коэффициент перекрытия как правило меньше 1 или достигает 2 и более. Аналогичные правила изменения стратегии поиска используются дельфином при мультиимпульсном режиме, но при сложной манипуляции коэффициент перекрытия может быть много меньше 1.

Ахи А.В. «Эффективность классификации шумовых сигналов дельфинами (Tursiops truncatus) в условиях шумовых помех» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 732-737 (2023)

В рамках исследования способности дельфинов решать задачу идентификации и классификации по определенным инвариантным признакам шумовых сигналов рассмотрена возможность ее решения в условиях акустических помех. На дельфинах-афалинах, обученных различать и классифицировать подобные сигналы, проведено исследование их возможности выбора определенного класса сигналов в условиях, имитирующих реальные морские, когда полезный сигнал воспринимается на фоне множества похожих, но ненужных сигналов и просто фона помех. Восприятие шума, как полезного положительного сигнала, происходило на фоне белого маскирующего шума в случае последовательного предъявления сигналов, а также на фоне белого шума и одновременно звучащих отрицательных сигналов, воспринимаемых как помеха, в случае одновременного (альтернативного) предъявления. Определена эффективность распознавания класса положительных сигналов при различном соотношении сигнал/шум.

Андреева И.Г., Федоткина Т.В., Тимофеева О.П., Гвоздева А.П. «Слуховая адаптация к условиям глубокой тишины у испытуемых разного возраста» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 738-743 (2023)

Выполнена проверка предположения об изменении с возрастом адаптационной способности слухового анализатора к условиям глубокой тишины. Исследование двух групп испытуемых обоего пола с возрастной нормой слуха (18–25 и 55–71 года) проводили в условиях анэхоидной звукоизолированной камеры. Были проведены измерения абсолютных тональных порогов слуха на аудиометрических частотах 1000, 2000, 4000 и 500 Гц до адаптации и после 30-минутной адаптации к глубокой тишине. Оценку порогов осуществляли для левого уха методом восходящего измерения с шагом 1 дБ, причем порядок предъявления сигналов разных частот сохраняли одинаковым до и после адаптации у всех испытуемых. Пороги слышимости после слуховой адаптации к тишине снижались по сравнению с периодом до нее на всех исследованных частотах в обеих группах испытуемых. Средние значения изменения порогов слуха были достоверно больше в группе молодых испытуемых. Снижение порогов в этой группе составило в среднем 4–7 дБ для разных частот (p<0.01, для всех частот). У испытуемых старшей группы снижение было менее выражено и по средним данным не превышало 4 дБ (p<0.01 для частот 1000 и 2000 Гц, p<0.05 для 4000 и 500 Гц). Результаты свидетельствовали о снижении с возрастом адаптационной способности слухового анализатора к условиям глубокой тишины.

Томозова М.С., Супин А.Я., Нечаев Д.И., Милехина О.Н. «Анализ механизмов обработки сложных звуковых гармонических сигналов в слуховой системе человека» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 744-747 (2023)

Звуковые сигналы с гребенчатым спектром нашли широкое применение в психоакустике. Однако, до этого использовались простые гребенчатые сигналы со спектром, описываемым одной гармонической функцией. В данном исследовании была применена сумма двух гармонических функций для формирования спектра сигнала. Было проведено сравнение двух экспериментальных парадигм. Первая это различение между референтными сигналами с плоским спектром и тестовым сигналом с гребенчатым спектром, вторая это различение между гребенчатыми референтными и тестовыми сигналами. Дополнительный гармонический сигнал имел ту же длину, ширину полосы и уровень, что и основной сигнал. Плотность основного сигнала варьировалась до достижения порога распознавания различия между стимулами, при этом плотность дополнительного сигнала оставалась постоянной. Был использован увеличивающийся ряд плотностей дополнительного сигнала как отдельных экспериментальных точек, а контролем служил стимул, который не содержал дополнительный сигнал. Для плоских референтных сигналов результаты можно было объяснить временным механизмом, когда спектральная картина стимула была неразрешимой. Для гребенчатых референтных сигналов данные можно объяснить схожими паттернами возбуждения улитки.

Голубева Т.Б. «Развитие слуха птиц и реабилитация микрофонного компонента кохлеарного потенциала в онтогенетических исследованиях» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 748 (2023)

Исследования развития слуха птиц в онтогенезе с помощью регистрации кохлеарных и стволовых вызванных потенциалов позволили выделить в становлении пороговой чувствительности три этапа, характеризующиеся разной скоростью понижения порогов. Продолжительность этих этапов зависит от типа онтогенеза. Так, второй этап, характеризуется быстрым понижением порогов микрофонного компонента (МК), он короткий у зрелорождающихся птиц и продолжительный у незрелорождающихся. Границы этапов определяются факторами развития эндотермии, прежде всего развитием легких и появлением собственной вокализации, и развитием терморегуляции. Потенциал действия слухового нерва и, соответственно, стволовой слуховой потенциал (auditory brainstem response, ABR) появляются значительно позже МК. Для незрелорождающихся показано, что до появления ABR и с небольшой задержкой после момента появления МК слух участвует в пищевом поведении птенца. Начало формирования ABR совпадает с появлением рефлекторной активности мышцы среднего уха, способности определения направления на источник звука и с началом формирования оборонительного поведения. Развитие пороговой чувствительности слуха хорошо показывают вызванные потенциалы из высшего слухового центра, поля L. Но процедура определения порогов вызванных потенциалов из высшего слухового центра требует продолжительно времени и совсем не пригодна для выявления, например, зависимости характеристик слуха от степени пищевой мотивации (у птенцов воробьиных птиц цикл кормления составляет 15–30 минут). Используя регистрацию МК удалось показать видовые особенности развития слуха птиц. У чаек пороговые кривые МК на первом и в начале второго этапа развития чувствительности слуха характеризуются резкими перепадами значений порогов в узких диапазонах, минимальные значения порогов усугубляются при появлении собственной вокализации эмбрионов, затем пороговые кривые сглаживаются. Сканирующая микроскопия развития слухового эпителия выявила особенности образования и созревания волосковых клеток – волосковые клетки созревают поперечными полосами, перемежающимися с недифференцированным эпителием, что не характерно для большинства других птиц. На третьем этапе развития слуха области повышенной чувствительности на пороговых кривых МК перестают полностью совпадать с пороговыми кривыми, полученными методом регистрации вызванных потенциалов из поля L, что связано с развитием эфферентной активности волосковых клеток. Однако МК хорошо показывает продолжающееся развитие слуховой чувствительности на высоких и низких частотах.

Егорова М.А. «Частотные эффекты стимул-специфической адаптации нейронов первичной слуховой коры мыши (Mus musculus) к последовательностям звуковых импульсов» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 749-755 (2023)

Выполнено нейрофизиологическое исследование частотных эффектов стимул-специфической адаптации нейронов первичной слуховой коры домовой мыши (первичного A1 и переднего AAF слуховых полей). На фоне адаптации к последовательности из четырех идентичных тональных сигналов, имитирующих временную структуру серий криков дискомфорта мышат, мышам предъявляли пятый стимул, отличающийся от первых четырех только по частоте. Это приводило к освобождению от адаптации в ответах нейронов на пятый стимул, т.е. величина ответа на пятый стимул превышала ответы на второй–четвертый стимулы.

Хорунжий Г.Д., Егорова М.А. «Частотные аспекты временного кодирования звуковой информации одиночными нейронами слухового центра среднего мозга мыши» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 756-762 (2023)

Исследовано распределение паттернов ответов (т.е. типов разряда) в возбудительных частотных рецептивных полях одиночных нейронов центрального ядра заднего холма домовой мыши. Анализ закономерностей распределения паттернов показал, что у большинства нейронов их изменения происходили на удалении от характеристической частоты нейрона равном 1/3–1/2 октавы, как в сторону низких, так и высоких частот. Этот частотный диапазон соответствует ширине критических полос нейронов центрального ядра. У значительной части нейронов изменения разряда выражались в ослаблении фазного и/или тонического компонента ответа. Обсуждается универсальность механизма критических полос слуха, его вовлеченность не только в частотное, но и временное кодирование звуков.

Акимов А.Г., Егорова М.А. «Точность воспроизведения ритма нейронами первичной слуховой коры мыши (Mus musculus) при действии серий звуковых импульсов» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 763 (2023)

Выявлен эффект усвоения ритма серий звуковых импульсов нейронами первичного (А1) и переднего (AAF) полей слуховой коры домовых мышей. Серии звуковых импульсов были образованы четырьмя 100-мс тональными сигналами, частота которых соответствовала характеристической частоте нейрона, интервал между тональными составляющими одной серии был одинаков, а в разных сериях варьировал от 0 до 1000 мс. В ответе нейронов на предъявление серий из четырех тонов был выражен ответ на пятый несуществующий импульс (а в некоторых случаях и на шестой) с сохранением ритма серии (т.е. межимпульсных интервалов). Эффект был выражен в диапазоне межимпульсных интервалов 200–700 мс. Такие значения межимпульсных интервалов соответствовали процессу восстановления ответов подавляющего большинства нейронов слуховой коры от постстимульной адаптации к сериям идентичных тонов. При межстимульных интервалах менее 200 мс постстимульная адаптация была максимально выражена, а усвоения ритма не наблюдалось. При интервале 1000 мс адаптация не проявлялась, тоны в серии воспринимались как независимые события, и усвоения ритма также не наблюдалось. Обсуждаются нейрофизиологические механизмы выявленного эффекта и его роль в восприятии акустической информации.

Бибиков Н.Г. «Новые подходы к изучению работы сенсорных систем» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 764-769 (2023)

В последние годы происходит существенная перестройка взглядов многих исследователей на функционирование сенсорных систем человека и животных. В наибольшей степени процесс затрагивает понимание принципов работы слуховой системы в целом, и прежде всего слуховых зон коры головного мозга млекопитающих. Такая ситуация обусловлена двумя основными причинами: 1. внедрением новых методик исследования работы нейронных ансамблей и 2. реальными успехами систем распознавания слитной речи, построенных на основе так называемых глубоких или многоуровневых нейронных сетей. Данные нейросети используют сравнительно простые обучающие алгоритмы, но при этом состоят из громадного числа взаимно связанных друг с другом пороговых элементов. При этом реальный интерес представляют только выходные элементы (или ансамбли связанных между собой элементов), специфически реагирующие на сигнал, использованный при обучении. При этом реакция каждого отдельного элемента искусственной нейросети может быть трудно интерпретируемой. Постулируется аналогия таких глубоких искусственных нейросетей и биологических нейросетей, расположенных, прежде всего, в коре головного мозга млекопитающих. В данной работе некоторые из указанных соображений иллюстрируются на примере активности нейрональных ансамблей слуховой коры кошки, не подвергавшейся никаким фармакологическим процедурам и находившейся в состоянии спокойного бодрствования, дремоты или естественного сна.

Николаев А.Л., Саранцев А.В., Михайлов Г.С., Гопин А.В., Дежкунов Н.В. «Комбинированное действие ультразвука и тритиевой воды на инактивацию щелочной фосфатазы» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 770-775 (2023)

Целью работы является анализ динамики инактивации фермента щелочная фосфатаза, выбранного в качестве модельного биообъекта, в условиях комбинированного воздействий ультразвука и β-излучения трития, находящегося в форме тритиевой воды. Установлено, что в тритиевой воде, в отличие от протиевой, фермент, после обработки ультразвуком терапевтической интенсивности, сохраняет активность в течение длительного времени. Предложен вариант объяснения наблюдаемого эффекта. Дана оценка роли эффекта в терапевтических схемах комбинированного действия ультразвука и ионизирующего излучения в терапии злокачественных опухолей.

Егошина В.Д., Гонгальский М.Б., Цурикова У.А., Андреев В.Г., Осминкина Л.А. «Порог акустической кавитации в водных суспензиях пористых кремниевых наночастиц с различной степенью гидрофобности поверхности» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 776 (2023)

Наночастицы пористого кремния (пКНЧ) являются перспективным материалом для создания контейнеров, позволяющих обеспечить адресную доставку лекарств при терапии рака. Высвобождение лекарств из контейнеров может производиться под действием ультразвука. Основным механизмом при этом служит акустическая кавитация. Для её возникновения и развития требуется, чтобы амплитуда акустического давления превышала пороговое значение, величина которого существенно зависит от наличия зародышей кавитации в виде микроскопических газовых пузырьков. При определённых условиях в порах пКНЧ может оставаться достаточно много газа, который высвобождается под действием ультразвука и создает условия для развития кавитации. В работе исследована зависимость порогов акустической кавитации в водных суспензиях пКНЧ от степени гидрофобности их поверхности. ПКНЧ со средним размером 100 нм изготавливались механическим измельчением пленок пористого кремния (ПК) в этаноле. Такие пКНЧ исходно характеризуются гидрофильной поверхностью. Для получения амфифильных (гидрофобно-гидрофильных) наночастиц, пленки ПК перед измельчением гидрофобизировались путем модификации поверхности октадецилсиланом. При измельчении в этаноле гидрофобных пленок ПК до наночастиц, происходит разрыв кремний-кремниевых связей с последующим их окислением, за счет чего поверхность частично гидрофилизируется. Показано, что порог акустической кавитации в суспензиях амфифильных пКНЧ существенно снижается по сравнению с гидрофильными КНЧ. Величина порога акустической кавитации в суспензии амфифильных наночастиц с концентрацией 1 мг/мл оставалась практически постоянной в течение 5 дней. Полученные результаты важны для разработки методов сонодинамической терапии раковых заболеваний с использованием пКНЧ.

Хохлова В.А., Пономарчук Е.М., Сонг М., Тома Ж., Хохлова Т.Д. «Эффективность объёмной ликвификации биоткани мощным импульсным ультразвуком при различных траекториях перемещения фокуса» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 777-782 (2023)

Исследовано влияние траектории движения фокуса пучка фазированной решетки на эффективность получения объемных разрушений в биоткани методом гистотрипсии с кипением на примере ткани говяжьего сердца ex vivo. Облучение ткани проводилось с помощью электронного перемещения фокуса 256-элементной решетки с рабочей частотой 1.5 МГц. Каждый узел трехмерной сетки 4×12×12 мм облучался N_имп=3–10 импульсами длительностью 10 мс с коэффициентом заполнения 1% и амплитудой ударного фронта, достаточной для генерации кипения in situ в течение не более 50% от длительности импульса. Рассматривались три траектории облучения целевого объема ткани, состоящего из пяти плоскостей, перпендикулярных оси излучателя, с различным порядком облучаемых точек в каждой плоскости для варьирования степени влияния последовательных импульсов друг на друга. Показано, что при использовании N_имп=3 импульсов на точку разнесение импульсов во времени приводит к неполному разрушению первой облучаемой плоскости в отличие от доставки сразу всех импульсов в каждую точку. При увеличении количества импульсов на точку различие в степени ликвификации между траекториями пропадает, что позволяет использовать разнесение импульсов во времени для минимизации возможного накопления тепла.

Росницкий П.Б., Цысарь С.А., Карзова М.М., Буравков С.В., Данилова Н.В., Пономарчук Е.М., Юлдашев П.В., Сапожников О.А., Кадрев А.В., Черняев А.Л., Черников В.П., Охоботов Д.А., Камалов А.А., Хохлова В.А. «Неинвазивная механическая деструкция аденокарциномы простаты человека ex vivo методом гистотрипсии с кипением» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 783 (2023)

В клинической практике уже более 25 лет применяется метод неинвазивной тепловой абляции локализованного рака простаты с помощью мощного сфокусированного ультразвука. Несмотря на многолетнее успешное использование такого подхода, остаются некоторые проблемы, связанные с диффузией тепла из таргетной области и сложностями мониторинга процесса облучения с использованием ультразвуковых методов (УЗИ). Поэтому возможность реализации нетепловых методов абляции представляет значительный интерес для исследования. В работе представлены пилотные результаты, демонстрирующие возможность неинвазивной механической деструкции аденокарциномы простаты человека ex vivo методом гистотрипсии с кипением. Использовался сфокусированный излучатель с рабочей частотой 1.5 МГц и номинальным углом фокусировки 84°. Для характеризации акустического поля in situ в фокусе излучателя и выбора рабочей акустической мощности применялся численный алгоритм, основанный на методе акустической голографии и решении уравнения Вестервельта. Воздействие проводилось в импульсно-периодическом режиме с длительностью импульсов 10 мс, периодом следования 1 с, дозой 30 импульсов на точку фокуса и расстоянием 1 мм между однофокусными разрушениями. Акустическая мощность излучателя составляла 734 Вт. Положения фокуса внутри аутопсийного образца ткани простаты во время воздействия отслеживались с использованием диагностического УЗИ-датчика, работающего в B-режиме по расположению эхогенной области. В результате облучения опухоли было получено объемное разрушение до состояния жидкой суспензии объемом 30 мм³, которое также хорошо визуализировалось на УЗИ как гипоэхогенная область. После воздействия был проведен гистологический анализ разрушения, который подтвердил наличие опухоли и ее деструкцию на фрагменты субклеточных размеров.

Пономарчук Е.М., Крохмаль А.А., Квашенникова А.В., Сонг М., Тома Ж., Ванг Я.Н., Хохлова В.А., Хохлова Т.Д. «Количественный анализ восприимчивости биологических тканей к механическому разрушению импульсным высокоинтенсивным фокусированным ультразвуком» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 784-789 (2023)

Количественно исследована зависимость эффективности и степени механических разрушений, получаемых в биотканях методом гистотрипсии с кипением (ГК), от параметров импульсного ультразвукового воздействия и типа биоткани на примере свиной печени и говяжьего сердца ex vivo. Показано, что для рассмотренных протоколов (5–15 импульсов на точку длительностью 1–10 мс) доля недоразрушенной ткани печени не зависела от параметров воздействия. При этом использование более длинных импульсов позволило разрушить мелкие структуры соединительной ткани, присутствовавшие после воздействия короткими импульсами, однако оставило недоразрушенными более крупные тканевые структуры. В ткани сердца (с меньшей долей соединительной ткани) эффективность ГК заметно увеличивалась с ростом длительности импульсов и/или их количества на точку. При этом в обоих типах ткани использование коротких импульсов позволило значительно ускорить процесс абляции. Полученные результаты указывают на отличие величины пороговой дозы механического воздействия, необходимой для разрушения разных биотканей, однако позволяют сделать вывод, что в тканях с низким содержанием коллагена для ускорения абляции могут быть использованы короткие импульсы без потери эффективности ГК.

Пестова П.А., Юлдашев П.В., Хохлова В.А., Карзова М.М. «Различные способы создания объемных тепловых разрушений биологической ткани при её облучении высокоинтенсивным фокусированным ультразвуком в ударно-волновых режимах» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 790-795 (2023)

Рассмотрены ударно-волновые протоколы создания тепловых объемных разрушений биоткани при ее облучении высокоинтенсивным ультразвуком с помощью 256-элементной терапевтической решетки клинической системы MRgHIFU с рабочей частотой 1.2 МГц, апертурой 128 мм, фокусным расстоянием 120 мм и диаметром элементов 6.6 мм (Sonalleve V1, Profound Medical Corp.). Моделирование тепловых источников в ткани проводилось на основе уравнения Вестервельта, теплового поля – уравнения теплопроводности, границы разрушения определялись по пороговой величине тепловой дозы. Проведено сравнение результатов для масштабированной клинической траектории, состоящей из дискретных фокусов, расположенных на концентрических окружностях, с траекториями различной геометрии с равномерным заполнением фокусов внутри заданной формы. Показано, что наиболее выигрышным по форме разрушения и скорости тепловой абляции является ударно-волновой протокол однократного воздействия на каждый фокус равномерной траектории с шагом, превышающим в 1.5 раза размеры тепловых источников.

Чупова Д.Д., Росницкий П.Б., Солонцов О.В., Гаврилов Л.Р., Синицын В.Е., Мершина Е.А., Хохлова В.А. «Влияние индивидуальных особенностей структуры черепа человека на возможности компенсации аберраций при транскраниальной фокусировке мощного ультразвука в область мозга» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 796-801 (2023)

Мощный фокусированный ультразвук используется в клинической практике для проведения транскраниальных нейрохирургических операций. При прохождении через различные ткани головы пациента ультразвуковой пучок ослабляется и сильно искажается. Степень и характер искажений (аберраций) зависят от индивидуальных особенностей формы и внутренней структуры черепа пациента. На данный момент неинвазивная ультразвуковая хирургия недоступна для ряда пациентов из-за особенностей строения черепа. Важной задачей является разработка таких протоколов облучения, которые позволят успешно проводить операции для большего числа пациентов. Целью данной работы было сравнение искажений ультразвукового пучка и возможностей компенсации аберраций для акустических моделей головы различных пациентов с использованием 256-элементного излучателя компактной формы с абсолютно плотным заполнением поверхности элементами и рабочей частотой 1 МГц. При построении акустических моделей головы человека использовались наборы послойных изображений компьютерной томографии (КТ) семи различных пациентов, дающие информацию как о геометрических, так и о структурных особенностях тканей. Моделирование фокусировки ультразвукового пучка проводилось в область таламуса с учетом компенсации аберраций и без нее. Были получены распределения амплитуды давления в области фокуса, выполнен анализ и сравнение полученных распределений, проведена оценка амплитуды давления в фокусе и влияния различных физических факторов на возможности компенсации аберраций.

Солонцов О.В., Росницкий П.Б., Чупова Д.Д., Гаврилов Л.Р., Синицын В.Е., Мершина Е.А., Хохлова В.А. «Сравнение лучевого и дифракционного методов коррекции аберраций при транскраниальном облучении мозга мощным фокусированным ультразвуком» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 802-807 (2023)

Нартов Ф.А., Уильямс Р.П., Хохлова В.А. «Исследование возможностей электронного перемещения фокуса линейного ультразвукового датчика комбинированного назначения для использования в терапии и ее визуализации» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 808-813 (2023)

Аносов А.А., Грановский Н.В., Беляев Р.В., Ерофеев А.В., Санин А.Г., Мансфельд А.Д. «Корреляционный прием теплового акустического излучения решеткой датчиков» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 814-819 (2023)

Дмитриев К.В. «Итерационный метод раздельного восстановления скорости звука, поглощения и температуры в задаче активно-пассивной термотомографии» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 820-825 (2023)

Крит Т.Б., Байназаров Т.Р., Гришин П.Н., Марчук Ф.Ю., Андреев В.Г. «Локальные измерения упругости гелеобразных материалов методом микроиндентирования» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 826-833 (2023)

Кренделева А.Д., Лапина А.В., Крохмаль А.А., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Моделирование поля внутри многоэлементного цилиндрического преобразователя для целей биофабрикации цилиндрических клеточных конструктов» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 834 (2023)

Глушков Е.В., Глушкова Н.В., Ермоленко О.А., Киселев О.Н., Татаринов А. «Определение эффективных параметров костной ткани по характеристикам возбуждаемых бегущих волн для выявления диагностических признаков остеопороза» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 835-840 (2023)

Асфандияров Ш.А., Росницкий П.Б., Цысарь С.А., Хохлова В.А., Синицын В.Е., Мершина Е.А., Сапожников О.А. «Метод ультразвуковой транскраниальной визуализации с использованием двумерной антенной решётки» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 866 (2023)

Сапожников О.А., Асфандияров Ш.А., Цысарь С.А. «Источник фокусированных ультразвуковых волн для исследования эффекта акустической радиационной силы в воздушной среде» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 867-871 (2023)

Вьюгинова А.А., Вьюгинов С.Н., Новик А.А. «Проектирование ультразвуковых ножей для резки сотовых панелей из алюминия и арамида (кевлара)» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 872-877 (2023)

Вольф Д.А., Мещеряков Р.В., Ананьев П.П., Ананьева А.В. «Теоретическая оценка изменения плотности никельсодержащего раствора с применением ультразвука в процессе электролиза» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 878-890 (2023)

Работа посвящена теоретической оценке зависимости между динамически изменяемой плотностью никельсодержащего раствора и скоростью распространения ультразвука в процессе промышленной выработки никеля электролизом. Для определения скорости распространения ультразвуковой волны, оценивается время задержки – t. Очевидно, что в процессе выработки никеля из раствора изменяются акустические свойства среды. Таким образом, при изменении плотности никельсодержащего раствора время задержки t изменяется по некоторому закону. Ключевым решением проводимого исследования является построение зависимости между динамически изменяемой плотностью и коэффициентом сжимаемости (упругости) никельсодержащего раствора. Зависимость между двумя этими параметрами, очевидно, имеет нелинейный характер. Для решения поставленной задачи, к рассматриваемому раствору принимаются приближения акустических свойств воды при заданных условиях. Производится оценка реакции свойства сжимаемости воды при изменении ее плотности. Оценивается зависимость коэффициента сжимаемости (упругости) воды от изменения ее плотности при нагревании. Осуществляется поиск аппроксимирующих параметров для выражения зависимости. Предполагается, что полученные аппроксимирующие параметры и рассматриваемые приближения для воды, также справедливы и для акустических свойств рассматриваемого никельсодержащего раствора. Получено выражение описывающее зависимость между полностью и сжимаемостью рассматриваемого никельсодержащего раствора.

Винокуров Д.Л., Грудзинская И.С. «Исследование чувствительности и информативности импедансного метода измерений в задачах ультразвукового контроля» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 891-900 (2023)

Целью данной работы является оценка чувствительности и информативности импедансного метода ультразвукового контроля и выбор путей их увеличения. Рассмотрена методика расчета, позволяющая связать характеристики акустической колебательной системы с произвольной величиной измеряемой акустической нагрузки. В результате расчета получены нелинейные зависимости активной и реактивной составляющих импеданса нагрузки от входного импеданса. Исследовано влияние добротности излучающей системы на информативность измерений. Проведены экспериментальные исследования физико-механических свойств однородных полимерных материалов, а также материалов, имеющих анизотропные свойства.

Сухов А.В., Фомушкина С.А. «Влияние ультразвуковых колебаний на качество сборки резьбового соединения» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 901-906 (2023)

Резьбовое соединение является одним из самых распространенных типов соединений в изделиях машиностроения. В настоящее время активно совершенствуются методы обеспечения качества резьбовых соединений, одним из которых является процесс сборки соединения за счет применения ультразвуковых колебаний. В работах, посвященных этому вопросу, зачастую рассматриваются соединения одного размера, соединения, выполненные из одного материала, при этом рассматривается один вид поляризации колебаний, воздействующих на соединение. Это не позволяет наиболее полно оценить влияние ультразвуковых колебаний на эффективность процесса сборки резьбовых соединений. В работе рассмотрены колебания продольной и сдвиговой поляризации для нескольких размеров резьбового соединения, проведено сравнение их эффективности. Определены наиболее значимые параметры обработки и проведена их оптимизация.

Задорожный В.С., Коломеец Н.П., Мысик А.В. «Источник силового ультразвука для промышленных и лабораторных работ» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 907 (2023)

Ультразвуковой генератор УЗГ4-2. Новизна УЗ-генератора заключается в алгоритме вычисления акустических резонансных частот, который использует аппарат векторной математики при обработке сигнала обратной связи, взятого со входа силового электроакустического преобразователя. Алгоритм реализован на сигнальном процессоре во встроенной цифровой системе управления ультразвукового генератора. Генератор работает как источник силового ультразвука и позволяет исследовать собственные резонансные свойства колебательных систем, и в то же время выполняет функцию векторного анализатора. Генератор выполняет автоматический расчёт комплексного сопротивления колебательной системы в режиме реального времени, что позволяет увеличить скорость реакции источника ультразвука до предельных значений в 10 мкс при изменении акустической нагрузки, как по частоте, так и по амплитуде. Генератор может работать как на магнитострикционные, так и на пьезокерамические преобразователи, в базовом исполнении на частоты до 100 кГц. Точность задания частоты до 0.001 Гц, мощность одного канала от 1,6 до 10 кВт. Есть модуль управления с ПК с графическим представлением диаграмм всех рабочих параметров и внешних сигналов. Есть возможность работать в независимом двухканальном режиме с плавно изменяемой фазовой задержкой между каналами. Для работы в качестве силового источника ультразвука совместно с лазерными сканирующими виброметрами типа Polytec в генераторе есть возможность входа фазовой синхронизации. Генератор позволяет работать в импульсном режиме, в цифровом виде синтезирует последовательности импульсов с настраиваемыми длительностью, задержкой, количеством импульсов.

Цысарь С.А., Петросян С.А., Росницкий П.Б., Сапожников О.А. «Использование многоэлементной фокусированной антенной решётки с элементами большого волнового размера для ультразвуковой визуализации в фокальной области» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 908 (2023)

Для некоторых приложений ультразвуковой (УЗ) диагностики в промышленности требуются устройства, способные работать при высокой температуре, высокой химической активности иммерсионной среды, большом гидростатическом давлении или воздействии других неблагоприятных факторов. В этих условиях применение стандартных систем УЗ визуализации становится невозможным. Одним из решений является передача ультразвукового поля из области с агрессивными условиями в более благоприятную для проведения измерений среду, например, с помощью волноводной сборки или линзовой системы. Однако при использовании подобных решений возникают дополнительные проблемы, связанные с энергетическими потерями и искажением поля при прохождении через транслирующую ступень. В настоящей работе предлагается альтернативный метод УЗ визуализации, основанный на использовании многоэлементной антенной решетки с большим волновым размером элементов (когда их диаметр намного превышает длину волны), которые могут быть изготовлены из высокотемпературных пьезоматериалов с сохранением приемлемого уровня чувствительности. Основной проблемой при использовании больших элементов является узость их диаграмм направленности, из-за чего на небольшом расстоянии от плоской решётки не выполняется условие перекрытия зон чувствительности всех элементов, необходимое для их совместной работы. При расположении элементов на вогнутой сферической поверхности удается обеспечить пересечение зон излучения-приема всех элементов вблизи центра кривизны излучающей поверхности. Таким образом, в этой области возможна визуализация с высоким поперечным разрешением, определяемым длиной волны на центральной частоте и угловой апертурой решётки. Для проверки работоспособности предложенного метода УЗ визуализации были проведены демонстрационные измерения в воде с использованием двумерной фокусирующей 256-элементной мозаичной абсолютно плотной решетки с радиусом кривизны 150 мм, диаметром 200 мм, центральной рабочей частотой 1.2 МГц, и характерным линейным размером элементов 13 мм (Imasonic, France). В качестве объектов визуализации использовались фигуры из стальной проволоки разного диаметра (1–3 мм), облучаемые в эхо-импульсном режиме. Показано, что метод позволяет осуществлять УЗ визуализацию в фокальной области решетки с высоким поперечным разрешением (до 2 мм), соответствующим теоретическим оценкам.

Коровко Е.П., Цысарь С.А., Росницкий П.Б., Хохлова В.А., Сапожников О.А. «Компенсация неоднородностей фаз поверхности 256-элементной фокусирующей ультразвуковой решетки методом акустической голографии» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 909 (2023)

В медицинских приложениях ультразвука необходимо уметь создавать необходимую для конкретного приложения пространственно-временную структуру акустического поля. В диагностике и микроскопии это позволяет повысить пространственное разрешение ультразвукового изображения, а при использовании мощного ультразвука в терапии – контролировать пространственное распределение интенсивности в зоне воздействия; важным также является подавление нежелательных боковых лепестков и паразитных максимумов, возникающих при применении многоэлементных излучателей. При этом точный расчёт акустического поля невозможен без знания характера колебаний поверхности источника. В настоящей работе методом акустической голографии проведена характеризация абсолютно плотной фокусирующей 256-элементной ультразвуковой решётки с нерегулярным мозаичным расположением элементов. Элементы имеют вид многоугольников равной площади, плотно расположенных на участке сферической поверхности в виде вогнутой чаши с радиусом кривизны 150 мм и диаметром 200 мм. Решётка имеет центральную рабочую частоту 1.2 МГц и рассчитана для работы в воде. В рамках данного исследования проведен следующий эксперимент: в режиме импульсного возбуждения элементов производилась запись нестационарной голограммы вдоль плоской поверхности между излучателем и его фокальной плоскостью, после чего проводилась численная реконструкция нормальной компоненты колебательной скорости на поверхности источника. По результатам измерений было выявлено отклонение фаз скоростей на элементах от номинальных значений, что могло быть вызвано либо несферичностью поверхности расположения элементов, либо внесением дополнительных фазовых задержек согласующей электрической цепью. Для восстановления эффективной сферичности излучающей поверхности осуществлялась коррекция фаз электрических сигналов на элементах с использованием управляющей системы Verasonics V-1. Был разработан и применен протокол излучения с внесением поканальных задержек, компенсирующих фазовые сдвиги, обнаруженные на исходной акустической голограмме. После указанной коррекции была измерена новая голограмма, а также форма фокального пятна и значение амплитуды в фокусе. Показано, что компенсация позволила восстановить эффективную сферичность решётки и за счёт этого уменьшить размер фокальной области на 5% по уровню –6 дБ, увеличить пиковое значение давления в фокусе на 10%, а также упростить расчёт фазовых задержек для электронного перемещения фокуса и создания полей с заданной структурой.

Федоринчик М.П., Гаврилюк В.С., Минчук В.С., Дежкунов Н.В. «Прибор для исследования кавитации с высокой разрешающей способностью» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 910 (2023)

Представлен портативный кавитометр с высокой разрешающей способность. Принцип действия прибора основан на анализе и обработке спектра кавитационного шума, принимаемого широкополосным гидрофоном. При пульсациях и захлопывании кавитационные пузырьки генерируют акустические возмущения и ударные волны, которыми обусловлено интенсифицирующее действие на физико-химические процессы в жидкостях. Чем интенсивнее ударная волна, тем более высокочастотные составляющие содержит ряд Фурье, представляющий эту волну. Поэтому с ростом концентрации пузырьков и интенсивности их захлопывания растет интенсивность высокочастотных составляющих в спектре кавитационного шума и спектр расширяется в высокочастотную область. Кавитометр оснащен USB выходом и программой обработки данных. Программа обеспечивает регистрацию активности кавитации и одновременное отображение результатов на мониторе компьютера в реальном масштабе времени в виде графика. Программа кроме построения графиков выполняет статистическую обработку данных, а именно: вычисляет среднее значение за время регистрации, максимальное и минимальное значения, разброс значений за один цикл измерений и среднеквадратичное отклонение от среднего. Расширенная версия программы позволяет визуализировать спектры кавитационного шума в диапазоне частот от 10 кГц до 1 МГц. Приводятся результаты испытаний кавитометра.

Курашкин К.В., Кириллов А.Г. «Использование головных волн для определения продольных напряжений в рельсах» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 922-929 (2023)

Исследована зависимость скорости распространения головной (продольной критически преломленной) волны в рельсовой стали от напряжения. Предложен алгоритм определения продольного напряжения в рельсе на основе измерения времени распространения головной волны. Выполнен анализ погрешностей. Представлены основные параметры и изложен принцип работы акустического тензометра, в котором используется излучение и прием головных волн с помощью контактных пьезоэлектрических преобразователей и реализуется дифференциальная схема измерения. Приведены результаты оценки остаточных сварочных напряжений в головке нового рельса.

Дамдинов Б.Б., Ершов А.А., Митыпов Ч.М., Харук Г.Н., Максимова О.М. «Разработка и исследование технологических жидкостей на основе суспензий наночастиц» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 930-935 (2023)

Экспериментальное исследование механических свойств коллоидных суспензий наночастиц было проведено реометрическим и акустическим методами. Показано, что с увеличением концентрации частиц жидкая дисперсная система из ньютоновской жидкости становится неньютоновской. Рассмотрены данные, полученные на основе стоксовской модели поглощения звуковых волн. Проведен обзор современных исследований в области влияния металлосодержащих мелкодисперсных компонентов на эксплуатационные характеристики смазочных материалов. Проведен анализ по классификации, составу и свойствам металлосодержащих присадок, также показан механизм взаимодействия дисперсных компонентов. Проведено исследование наночастиц железа и серебра методом комбинационного рассеяния света. Были определены смещения спектральных линий при различных температурах.

Симаков И.Г., Гулгенов Ч.Ж., Базарова С.Б., Очиров Т.Ч. «Акустическое исследование диэлектрических характеристик адсорбированной воды» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 936-941 (2023)

Акустоэлектрическим методом исследованы диэлектрические характеристики адсорбированной воды. Обнаружено наличие релаксационного процесса со временем диэлектрической релаксации τ 10^–8 с. Методом круговых диаграмм уточнены значения низко- и высокочастотного пределов действительной части диэлектрической проницаемости адсорбированной воды в области ориентационной релаксации. Показано, что частотные зависимости диэлектрических характеристик адсорбированной воды могут быть успешно интерпретированы в рамках теории Дебая. Время диэлектрической релаксации адсорбированной воды существенно отличается от времени релаксации воды в объемной жидкой фазе.

Глушков Е.В., Глушкова Н.В. «Упругие волны в анизотропных материалах» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 942-946 (2023)

Рассматривается возбуждение и распространение волн в многослойных волноводах с произвольной анизотропией упругих свойств слоев. Используется полуаналитический интегральный подход, в рамках которого выводится интегральное представление решения в виде контурных интегралов обратного преобразования Фурье через матрицу Грина рассматриваемой структуры и параметры источника. Применение к этим интегралам техники разложения по вычетам и асимптотических методов дает явные физически наглядные представления для возбуждаемых бегущих и объемных волн. Компьютерная реализации данного подхода проведена на основе разработанных малозатратных алгоритмов вычисления Фурье-символа матрицы Грина для анизотропных сред. В качестве иллюстрации приводятся примеры решения обратных задач определения эффективных упругих модулей композитов по данным измерения поверхностных волн.

Котельникова Л.М., Цысарь С.А., Николаев Д.А., Сапожников О.А. «Измерение акустической радиационной силы, действующей на упругий сферический рассеиватель в жидкости при его облучении фокусированным ультразвуковым пучком» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 947-953 (2023)

Представлены результаты измерений вертикальной компоненты радиационной силы методом взвешивания для упругих сферических рассеивателей миллиметровых размеров (диаметрами 4–8 мм) из различных материалов (сталь, стекло, нейлон). Рассеиватель крепился в системе тонких натянутых лесок, которые опирались на жесткую конструкцию, взвешиваемую на электронных весах с точностью 4 мг. Ультразвуковой пучок генерировался в бассейне с водой вогнутым пьезокерамическим излучателем с центральной частотой 1 МГц, фокусным расстоянием 70 мм и диаметром 100 мм. Излучатель был закреплен на системе позиционирования, позволявшей перемещать его вдоль трех взаимно перпендикулярных осей. Ось излучателя была направлена вертикально вниз. Результаты экспериментальных измерений радиационной силы сравнивались с численными расчетами, основанными на методе разложения акустического пучка излучателя в угловой спектр. При сравнении с предсказаниями теоретической модели недостатком метода оказалось появление осцилляций в зависимости силы от расстояния при нахождении рассеивателя в фокальной области излучателя. Причиной являлись стоячие волны, возникавшие между поверхностями рассеивателя и пьезоэлектрического источника. Для устранения указанного артефакта и повышения точности измерений радиационной силы в настоящей работе был использован подход, позволяющий минимизировать отражение акустических волн от поверхности пьезопреобразователя путем подбора величины нагруженного на него электрического импеданса.

Николаев Д.А., Цысарь С.А., Крайдер У., Сапожников О.А. «Широкополосная калибровка гидрофонов мегагерцового диапазона частот методом взвешивания акустического пучка и измерения его голограммы» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 954-959 (2023)

Предложен метод абсолютной калибровки гидрофонов в мегагерцовом диапазоне частот. С этой целью применяется комбинация двух типов экспериментальных измерений. Первое измерение заключается в записи калибруемым гидрофоном акустического сигнала в точках поверхности, пересекаемой ультразвуковым пучком при возбуждении излучателя импульсным электрическим сигналом. Получаемая пространственно-временная запись ультразвукового сигнала (импульсная голограмма) содержит полную информацию об акустическом пучке. Искажение голограммы, вызванное конечным размером приемного элемента, компенсируется с учетом экспериментально измеренной диаграммы направленности гидрофона. Второй эксперимент заключается в измерении акустической радиационной силы, оказываемой ультразвуковым пучком на поглотитель большого диаметра при возбуждении того же излучателя монохроматическими сигналами в пределах полосы его эффективности. Совмещая результаты измерений импульсной голограммы и радиационной силы, определяется чувствительность гидрофона в диапазоне рабочих частот акустического излучателя. Проведена калибровка двух гидрофонов разных конструкций – игольчатого (HNA-0400, Onda, USA) и капсульного (HGL-0200, Onda, USA) в частотном диапазоне 1–3 МГц. Показано, что в пределах указанной производителем гидрофонов неточности (1 дБ) калибровка предложенным методом совпала с паспортной.

Котухов А.В., Шебеко В.П., Жарко Н.А., Николаев А.Л., Дежкунов Н.В. «Сравнительное исследование кавитации в импульсном и непрерывном ультразвуковых полях» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 960 (2023)

Приводятся результаты исследования закономерностей генерирования звуколюминесценции и спектральных компонент кавитационного шума в импульсном и непрерывном ультразвуковых полях. Показано, что зависимости интенсивности звуколюминесценции от приложенного к излучателю напряжения, от длительности и периода следования импульсов ультразвука имеют вид кривой с максимумом. Такой характер полученных зависимостей обусловлен конкурирующим влиянием двух факторов, связанных с увеличением концентрации кавитационных полостей и их размеров в кавитационной области: увеличением числа кавитационных событий (коллапсов) в единицу времени, с одной стороны, и уменьшение эффективности концентрации энергии пузырьками при захлопывании в условиях пересыщения кавитационной области пузырьками. Установлено, что максимальная активность кавитации, достигаемая при варьировании интенсивности ультразвука в достаточно широких пределах, растёт при увеличении периода следования и при уменьшении длительности импульсов ультразвукового поля. С ростом скважности импульсов интенсивность субгармоники в спектре кавитационного шума уменьшается. При большой скважности в дегазированной воде субгармоника и вовсе отсутствует, в том числе и в тех режимах, когда наблюдается высокий уровень интенсивности звуколюминесценции.

Макарова Д.Н., Бадмаев Б.Б., Дембелова Т.С., Машанов А.Н. «Низкочастотная сдвиговая упругость гомологического ряда нормальных углеводородов» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 961-965 (2023)

Акустическим резонансным методом исследована низкочастотная (74 кГц) сдвиговая упругость гомологического ряда нормальных углеводородов (алканов). Измерены модуль сдвига, тангенс угла механических потерь, рассчитаны частота релаксации и эффективная вязкость. Установлены зависимости этих параметров от вязкости гомолога. Показано, что тангенс угла механических потерь у всех исследованных жидкостей меньше 1. Это показывает, что частота релаксации лежит ниже частоты эксперимента.

Миролюбов М.А., Альшевский Д.В., Тофтул И.Д., Ткалич Д.И., Самусев А.К., Петров М.И. «Спектральная характеристика и временная динамика перестраиваемых акустических резонаторов в режиме сильной связи» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 966-971 (2023)

Представлена экспериментальная демонстрация формирования режима сильной связи между двумя акустическими резонаторами Фабри–Перо, проведено экспериментальное и теоретическое изучение спектральных и временных характеристик рассматриваемой системы. Продемонстрирован переход между режимами слабой и сильной связи, за счет настройки управляющего параметра системы. В режиме сильной связи была достигнута величина константы связи γ=3.5. Также нами проведено измерение одномерного акустического рассеяния на резонаторе Гельмгольца и на системе двух резонаторов Гельмгольца, связанных через волновод. Экспериментально продемонстрирован переход от режима симметричного рассеяния к режиму асимметричного рассеяния (при отстройке собственных частот резонаторов).

Миронов М.А., Пятаков П.А., Шуляпов С.А. «Особенности распространения и корреляционный анализ акустических сигналов в композиционных материалах» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 972-977 (2023)

Композиционные материалы, обладая небольшим удельным весом при высокой прочности, используются во многих областях промышленности и техники, таких как авиация, машиностроение, строительство и др. Однако, их сложная внутренняя структура приводит к анизотропии акустических свойств, что осложняет проведение акустико-эмиссионного контроля. В работе приводятся результаты измерения скорости распространения и поглощения акустических волн в образце из композиционного материала. А также демонстрируется применимость метода неразрушающего контроля, основанного на расчёте корреляций акустико-эмиссионных сигналов в ультразвуковом диапазоне с целью выявления и локации развивающихся дефектов.

Бобровницкий Ю.И. «Новая теория распространения волн по периодическим структурам и ее применение к исследованию акустических метаматериалов» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 990 (2023)

Для линейных периодических структур из ячеек произвольной сложности предложена универсальная характеристика, названная групповым импедансом, которая наиболее полно описывает волновые свойства и через которую аналитически просто выражаются все главные волновые характеристики (дисперсия, поток мощности и плотность энергии, ортогональность, вынужденные колебания). В работе приведены необходимые соотношения для группового импеданса. В качестве применения теории описан новый метод усредненного анализа, полезный для проектирования акустических метаматериалов по заданным волновым свойствам.

Ерофеев В.И., Корсаков М.И. «Математическая модель метаматериала, задаваемого как нелинейно-упругая двухмассовая цепочка с центром симметрии, описывающая формирование несинусоидальных продольных волн деформации» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 991-995 (2023)

Предлагается математическая модель метаматериала, представленного в виде нелинейно-упругой двухмассовой цепочки с центром симметрии, позволяющая описывать формирование несинусоидальных волн (в том числе, солитонов) деформации, изучать их свойства.

Асфандияров Ш.А., Томилина Т.М. «Широкополосный резонансный звукопоглотитель на основе четвертьволновых резонаторов» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 996 (2023)

Поглотители звука различных типов широко применяются в промышленности, на транспорте, в строительстве и архитектуре и т.п. Особое место среди них занимают так называемые резонансные поглотители. В отличие от традиционных поглотителей, изготовленных из звукопоглощающих материалов и эффективных в широких полосах высоких частот, резонансные поглотители представляют собой структуры (резонаторы Гельмгольца, четвертьволновые резонаторы в трубках и т.д.), обладающие высокой эффективностью в узких полосах низких частот. В последнее время в связи с появлением акустических метаматериалов и развитием аддитивных технологий возрос интерес к созданию компактных высокоэффективных низкочастотных резонансных звукопоглотителей нового типа из метаматериалов, изготовленных на 3D-принтерах. Возможности аддитивных технологий могут позволить расширить диапазон эффективности резонансных звукопоглотителей. Представлен компактный резонансный звукопоглотитель, изготовленный на основе четвертьволновых резонаторов – трубочек разной длины, эффективный в широком диапазоне частот (200–1200 Гц). Проведен расчёт эффективности поглощения такого звукопоглотителя с помощью метода конечных элементов. С помощью аддитивных технологий изготовлен опытный образец, эффективность поглощения которого измерена в импедансной трубе. Теоретически и экспериментально показана эффективность поглотителя в диапазоне частот 200–1200 Гц.

Карпов И.А., Гребенников А.С. «Применение ARMA-моделирования для оценки эффективности поглощения акустических метаматериалов резонансного типа» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 997 (2023)

В настоящее время все чаще стали применять так называемые параметрические методы спектрального оценивания, основанные на моделях авторегрессии и скользящего среднего (АРСС- или ARMA-модели). Параметрические модели дают возможность существенно повысить точность и разрешимость оценок спектральной плотности мощности с уменьшением вычислительных затрат. Один из таких методов был разработан и опробован экспериментально на простой структуре с одной степенью свободы (Известия РАН. Серия физическая. 2021. Т. 85. №6. С. 889-894). В данной работе метод усовершенствован и применен для экспериментального определения потерь более сложных структур – поглотителей из акустических метаматериалов на специализированном акустическом стенде ИМАШ РАН. Приведены результаты эксперимента, проведено сравнение с другими методами.

Канев Н.Г. «Дисперсия скорости звука в метасреде, образованной периодической структурой резонаторов» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 998-1003 (2023)

Решена задача о распространении звука в среде, содержащей точечные рассеиватели, расположенные в узлах кубической решетки. Рассмотрены три типа метасред, в которых рассеиватели являются резонаторами монопольного, дипольного или монопольно-дипольного типа. Получены законы дисперсии скорости звука для низкочастотного случая. Дисперсионное уравнение для метасреды, образованной структурой монопольных резонаторов, совпадает с известным уравнением для пузырьковой среды. Проанализированы отличия законов дисперсии для двух других типов метасред. Наиболее интересная разница заключается в том, что скорость звука в монопольной метасреде равна нулю на собственной частоте резонаторов, а в дипольной метасреде стремится к бесконечности. Показано, что при наличии дипольных резонаторов, момент которых имеет зафиксированное направление, метасреда обладает анизотропными свойствами и по аналогии с электродинамикой может быть названа поляризованной. Для всех рассмотренных метасред существует область частот, в которой в среде могут существовать только затухающие волны.

Абрамович А.А., Пирозерский А.Л., Чарная Е.В., Шевченко Е.В., Абдуламонов Х.А., Недбай А.И. «Дисперсия продольных ультразвуковых волн в градиентном волноводе» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1004-1009 (2023)

Рассмотрены результаты экспериментальных исследований частотной (1.7–10 МГц) зависимости скоростей продольных ультразвуковых волн в образце стекла с одноосным градиентом упругих свойств. В этом диапазоне частот относительная дисперсия составляла 10–50% в зависимости от взаимной ориентации волнового вектора и градиента упругих свойств образца, а также от акустического пути луча. Приводятся возможные объяснения полученных результатов.

Игошин В.Д., Никитина А.Д., Цимоха М.А., Тофтул И.Д., Петров М.И., Фризюк К.С. «Образование исключительных точек при нарушении симметрии резонатора» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1010-1015 (2023)

Рассматривается образование исключительных точек при нарушении симметрии системы в одиночных акустических резонаторах, которые являются элементарными блоками при создании акустических метаматериалов. Изучение отклика резонаторов вблизи исключительных точек позволяют разработать высокочувствительные сенсоры. Исследован способ описания свойств спектра резонатора вблизи исключительной точки на примере акустического резонатора, форма которого меняется от цилиндра к усеченному конусу.

Цимоха М.А., Игошин В.Д., Никитина А.Д., Тофтул И.Д., Фризюк К.С., Петров М.И. «Классификация и мультипольный состав собственных мод акустических резонаторов различной симметрии» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1016-1019 (2023)

Описание сложных акустических систем, таких как акустические метаматериалы, зачастую сводится к анализу акустических резонаторов и их собственных мод. В работе с помощью теоретико-групповых инструментов и численного моделирования представлена классификация собственных мод резонаторов разных форм, а также мультипольное разложение для случая акустического рассеяния.

Бычков О.П., Миронюк И.Ю., Фараносов Г.А., Юдин М.А. «Анализ структуры звукового поля сверхзвуковой струи на основе данных численного моделирования» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1030-1035 (2023)

Проведено численное моделирование аэроакустических характеристик затопленной сверхзвуковой струи, истекающей из сопла Лаваля с выходным диаметром D=0.03 м на расчетном режиме истечения с числом Маха М=2 (скорость истечения около U≈510 м/с). В процессе расчета накоплены временные истории случайных параметров на протяжении около 5000 конвективных времен (D/U), что в 10–20 раз превышает значения, типичные для численного моделирования струйных течений. Сопоставление данных, полученных из расчета, с имеющимися экспериментальными, данными показало их хорошее соответствие как в терминах спектра и направленности суммарного шума, так и в терминах характеристик азимутальных мод. Проведен анализ излучения отдельных азимутальных компонент шума струи в дальнем поле и показано, что в зависимости от угла наблюдения в звуковом сигнале могут доминировать источники шума различной природы.

Карабасов С.А., Макаров В.Е., Миронов А.К., Шорстов В.А. «Расчетно-экспериментальное исследование аэроакустического резонанса в модельном выходном устройстве прямоугольного поперечного сечения» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1036-1041 (2023)

При расчете с применением зонного вихреразрешающего подхода было обнаружено явление колебания струи в модельном выходном устройстве. Сопоставления с экспериментом по уровню шума в дальнем поле, и, особенно, по частоте тона, подтверждают физичность резонанса в расчете. В процессе анализа было выяснено и подтверждено расчетами то, что резонанс критически зависит от акустической волны, возникающей в месте достаточно резкого обрыва канала, образуемого нижней и боковыми поверхностями. Показано отсутствие резонанса при достаточном скосе боковых поверхностей около задних кромок. При изменении высоты боковых поверхностей частота резонанса растет при сохранении равенства модулей фазовых скоростей и структуры стоячей волны.

Крашенинников С.Ю., Маслов В.П., Миронов А.К., Мышенков Е.В. «Анализ возможности снижения шума струи перспективного СПС при помощи систем типа миксер–эжектор» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1042-1049 (2023)

Проведен анализ известных данных по снижению шума выхлопной струи сверхзвуковых пассажирских самолетов (СПС) при помощи систем типа миксер-эжектор. Проведены дополнительные экспериментально-расчетные исследования зависимости акустических, расходных и тяговых характеристик осесимметричного миксера-эжектора от скорости истечения струи. Акустические испытания проводились как в статических условиях, так и при наличии внешнего обтекания. Для определения тяговых и расходных характеристик сопел проведено математическое моделирование. Результаты работы показывают, что эффективность шумоглушащего устройства возрастает при увеличении скорости струи на срезе сопла и падает при наличии внешнего потока. Наилучше результаты по акустической эффективности в исследованной конфигурации были получены при скорости истечения струи порядка 370 м/с и оказались на уровне 2 дБ/1% потерь тяги в статических условиях и порядка 1 дБ/1% при наличии внешнего обтекания.

Замтфорт Б.С. «Влияние степени двухконтурности и тяги на выбор настройки звукопоглощающих конструкций» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1050-1052 (2023)

Оптимальную настройку звукопоглощающих конструкций (ЗПК) необходимо рассчитывать в дальнем звуковом поле. Под оптимальной понимается настройка, позволяющая получить максимальное снижение уровней шума по сумме в трех контрольных точках (КТ). Расчет амплитудно-частотных характеристик ЗПК проводится на основе экспериментальных или расчетных матриц уровней звукового давления двигателя. Поясним физический смысл влияния степени двухконтурности (m) и/или тяги двигателя (P). С увеличением одного из этих параметров при газодинамическом подобии двигателей растет и диаметр вентилятора и при сохранении его окружной скорости снижается частота вращения ротора и частоты следования лопаток вентилятора сдвигаются в более низкочастотную область; переход от 3–4-двигательных самолетов к 2-двигательным самолетам тоже влечет за собой рост величины тяги. Анализ результатов расчетов показал: 1) для двигателей с небольшой m≈5, что суммарное снижение уровня шума в трех КТ остается практически постоянным при настройке ЗПК с максимумом поглощения в диапазоне частот от 1,6 до 3,15 кГц; это допускает значительную вариацию локальных параметров ЗПК без снижения итоговой их эффективности; 2) для двигателей с m=10 при использовании двухмодальных ЗПК максимальное снижение уровня шума в трех КТ получается при их настройке на частоты со разницей в 2/3 октавы, а не в октаву, как традиционно принято; выигрыш от такой настройки может достигать 1 EPN дБ.

Бычков О.П., Фараносов Г.А. «О локальном разделении звуковых и псевдозвуковых пульсаций» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1053-1058 (2023)

Предложен «локальный» способ разделения звуковых и псведозвуковых пульсаций в турбулентном течении, основанный на анализе сигналов в нескольких близкорасположенных точках, так что общий размер измерительной зоны много меньше масштаба корреляции псевдозвуковых возмущений. Предполагается, что гидродинамические пульсации подчиняются модели «вмороженной» турбулентности, что позволяет в режиме реального времени преобразовать пространственную производную сигнала во временную, которая после интегрирования по времени дает оценку псевдозвуковых возмущений. Представлены теоретическая модель предложенного подхода, результаты тестов на модельных примерах, анализ преимуществ и недостатков метода.

Демьянов М.А. «Теоретическое исследование развития на начальном участке слоя смешения гидродинамических возмущений, происходящих из точки примыкания к твердой кромке» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1059-1064 (2023)

Одним из основных объектов исследования в аэроакустике является струйное течение. Шум турбулентной дозвуковой струи обусловлен интенсивной нелинейной вихревой динамикой, происходящей в слое смешения. Слой смешения струи развивается из сошедшего с кромки сопла в свободное пространство пограничного слоя. Аналогично, по крайней мере, часть возмущений, присутствующих в слое смешения струи, являются, по сути, результатом последующей эволюции возмущений, пришедших из пограничного слоя. В данной работе рассмотрена линейная задача гидродинамических возмущений на фоне среднего турбулентного течения, сформированного в рамках алгебраической модели Прандтля. Предполагается, что при этом рассматриваемые возмущения не взаимодействуют с турбулентными пульсациями и являются невязкими. Условие пренебрежения влиянием вязкости заведомо справедливо для струйных течений, возникающих в практических условиях. Геометрия течения представляет конус с вершиной на кромке сопла, возмущения развиваются из сингулярной точки. Для построенных решений исследованы характерные физические свойства. Данная работа направлена на изучение процесса развития волн неустойчивости – когерентных структур, проявляющихся на начальном участке турбулентной струи и являющихся одним из возможных источников звукового шума.

Башкатов В.В., Остриков Н.Н. «Исследование влияния нелинейного режима работы двуслойных сотовых ЗПК на процесс распространения звука в каналах» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1065-1071 (2023)

Целью данной работы являлось применение асимптотического решения задачи о распространении звуковых мод в цилиндрическом канале с однородным потоком и плавно неоднородным импедансом стенок к построению решения нелинейной задачи о распространении звука в канале с учетом нелинейного режима работы двухслойных сотовых ЗПК. С помощью указанного асимптотического решения была построена итерационная процедура для получения акустического поля с использованием полуэмпирической модели двуслойной сотовой ЗПК. Проведенные параметрические исследования показали, что сформулированная итерационная процедура сходится в рамках границ применимости полученного аналитического решения, а при тех параметрах, при которых проводились расчеты, нелинейный эффект работы ЗПК приводит к увеличению затухания акустических возмущений по сравнению с линейным решением аналогичной задачи.

Остриков Н.Н., Ипатов М.С., Лаврухина М.П., Денисов С.Л., Яковец М.А. «Смешанные сотовые ЗПК авиадвигателя как средство обеспечения оптимальных значений импеданса в широком диапазоне частот» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1072-1078 (2023)

Работа посвящена проблеме выбора геометрических параметров двухслойных сотовых звукопоглощающих конструкций (ЗПК), при которых в широком диапазоне частот достигаются оптимальные значения импеданса, предварительно вычисляемые для каналов авиадвигателя на основе максимального снижения шума самолета на местности и характеризуемые слабой зависимостью мнимой части импеданса от частоты. Показано, что использование двухслойных сотовых ЗПК смешанного типа позволяет с достаточной точностью решить указанную проблему в диапазоне частот шириной 1.5–2 кГц. Это фактически классические двухслойные ЗПК, у которых проценты перфорации панелей и размеры шестигранных ячеек сотовых блоков в обоих слоях подбираются таким образом, что в ячейку первого слоя не всегда попадает отверстие второго слоя, и в итоге на единице площади лицевой панели ЗПК реализуется одновременно двухслойные и однослойные конструкции, т.е. имеет место смесь, причем управление процентом двухслойных «ячеек» на единице площади осуществляется за счет варьирования стороны шестигранника сотового заполнителя. Показано, что существующие полуэмпирические зависимости импеданса ЗПК от геометрических параметров, уровня звукового давления и скорости скользящего потока позволяют в целом качественно предсказать экспериментальные данные для смешанных ЗПК, однако точность количественного предсказания недостаточно велика, и основная проблема состоит в зависимости импеданса от скорости потока.

Кузнецов С.В., Голубев А.Ю. «Исследование турбулентных пульсаций давления на стенке при обтекании консольного цилиндра» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1079-1083 (2023)

Пристеночные пульсации давления в турбулентном течении являются источником шума и возбуждают вибрации обтекаемых потоком упругих конструкций. Наличие выступающих элементов на обтекаемой поверхности приводит к существенному увеличению интенсивности пульсаций. В данной работе представлены результаты экспериментального исследования пространственно-временной структуры поля пристеночных пульсаций давления в турбулентном пограничном слое в окрестности консольного цилиндра. Измерения проводились в аэроакустической установке П-2 Московского комплекса ЦАГИ. Определены размеры зоны интенсивных пульсаций давления в различных диапазонах частот. Посредством масляной визуализации поверхностных линий тока проведено сопоставление картины течения с характеристиками поля пристеночных пульсаций давления. Рассмотрены наиболее яркие особенности пространственно-временных, корреляций поля давления, играющие существенную роль в механизме возбуждения вибраций упругих конструкций турбулентным течением жидкости или газа.

Бакланов В.С. «Самолеты с двигателями нового поколения (решения и проблемы)» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1097-1101 (2023)

Выполнение новейших норм шума на местности, период действия которых в последнее время стремительно сокращался, обеспечили двигатели нового поколения большой степени двухконтурности (8–12). Так фирма PW, создавшая 10 редукторных двигателей для 10 типов самолетов, включая МС-21, ведет работы над новым редукторным двигателем двухконтурности 15. А фирмы GE и Safran уже испытывают на демонстраторе А380 open fan по программе уменьшения на 20% расходов топлива в 2030 г. Значительный рост степени двухконтурности двигателей ведет к увеличению диаметра вентилятора и образованию ударных волн при сверхзвуковой скорости концов лопаток. Одна из необходимых мер борьбы с ударными волнами – снижение частоты вращения вала вентилятора, в результате чего вибрационный спектр двигателей существенно расширился со сдвигом в низкочастотную часть спектра. Для планера современного самолета характерно наличие десятков собственных форм колебаний в низкочастотной части спектра. Взаимодействие некоторых из этих форм колебаний с возмущающим воздействием силовой установки, передаваемым через узлы крепления двигателей, приводит к генерированию структурного шума, сместившегося в низкочастотную область, включая инфразвук в гермокабине самолетов, включая кабину экипажа, обозначая условия работы экипажа и требуя обеспечение безопасности полета. Решение проблем структурного шума требует создания нового поколения крепления для двигателей увеличенной степени двухконтурности (с встроенными низкочастотными блоками виброизоляции), разработанного с учетом реальных динамических характеристик корпусов новых двигателей и конструкции планера.

Смирнов В.В., Сятковский А.И., Ходжян В.А., Хлопков Е.А., Вьюненко Ю.Н. «Сравнительное исследование эффективности защитных свойств конструкций антивибрационных рукавиц и перчаток» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1102-1107 (2023)

В настоящее время существует актуальная проблема защиты от вибрации работников предприятий и операторов сложных технических систем. В определенной степени она может быть решена применением средств индивидуальной защиты (СИЗ) от вибрации. В данной работе продолжается сравнительное исследование конструкций антивибрационных перчаток и рукавиц, изготовленных из различных материалов. Сравнительные испытания проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 12.4.002-97. Эффективность СИЗ обеспечивают поролоновые, трубчатые, гелевые, пенополиэтиленовые, резиновые, неопреновые и комбинированные антивибрационные элементы (АВЭ). В конструкции комбинированных АВЭ использовали вязкие вибропоглощающие пленки в сочетании с упругими элементами из материала с закрытой пористостью. Приведены данные эффективности защитных свойств антивибрационных перчаток с неопреновыми покрытиями.

Скобля Е.С., Скуратова Т.Б., Сятковский А.И. «Вибродемпфирующие покрытия и слоистые материалы на основе полимерных пленок со сверхвысокими диссипативными свойствами» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1108 (2023)

Одной из наиболее эффективных технологий вибродемпфирования является использование армированных и слоистых композитных материалов, в которых вязкоупругие полимерные слои распределены между жесткими упругими слоями металлов или жестких пластмасс. Жесткие слои, изготавливаемые из конструкционных материалов, воспринимают силовые воздействия, в то время как мягкие слои из вязкоупругих полимеров обеспечивают диссипацию энергии за счет сдвиговых деформаций, возникающих при изгибных колебаниях в композитной структуре. Учитывая разнообразие конструкций и широкий спектр условий эксплуатации, при которых необходимо обеспечить вибродемпфирование актуальной является разработка марочного ассортимента пленочных вибропоглощающих полимерных материалов. Разработана линейка тонких пленочных термопластичных материалов на основе ПВА и ПБМА, обладающих существенно большими по сравнению с существующими материалами, коэффициентами потерь колебательной энергии в рабочем интервале температур –15–70°С и в широком диапазоне частот 1–10000 Гц. В работе приводятся примеры использования указанных материалов для разработки высокоэффективных демпфирующих покрытий, минимизированных по габаритным и весовым характеристикам. В многослойных структурах с внутренним вязкоупругим слоем и внешними жесткими слоями высокоэффективное демпфирование достигается в относительно узком диапазоне частот и температур. Этот эффект, обусловленный физико-химическими свойствами высокомолекулярных полимеров, является принципиальным недостатком рассматриваемого способа демпфирования, и поиск путей его преодоления является одной из основных проблем. В работе приводятся экспериментальные данные, показывающие возможность преодоления этого недостатка за счет оптимизации геометрии всей конфигурации. Наиболее перспективным направлением создания вибродемпфирующих материалов является разработка новых многослойных конструкционных композитных материалов с интегрированными внутренними вибропоглощающими слоями. В работе приведены данные по изготовлению и исследованию динамических свойств модифицированных многослойных композитных материалов, полученных путем интегрирования во внутреннюю структуру многослойного композита «Слопласт ТГ», тонких, термопластичных вибропоглощающих пленок на основе ПВА.

Кузьменко П.А., Крылов А.В., Волкова М.В. «О возможности подбора унифицированного материала для средств акустической защиты» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1109-1114 (2023)

Представлен анализ различных типов эластомерных материалов и технологий их переработки. На его основе с учетом предъявляемых в кораблестроении требований подобран наиболее подходящий и технологичный состав эластомера. По результатам исследований эффективности опытных образцов акустических покрытий выполнена оценка возможности применения указанного состава как унифицированного и предложены способы его применения в конструкциях акустических покрытий.

Волкова Н.В., Кузьменко П.А. «О варьировании основных характеристик перспективных амортизирующих конструкций» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1115-1125 (2023)

При проектировании конструкций широко используются численные методы, гарантирующие хорошее совпадение характеристик с экспериментально полученными результатами. Изложен и проиллюстрирован разработанный подход для ряда конструктивных исполнений амортизаторов, позволяющий на стадии проектирования осуществлять расчетные оценки основных характеристик создаваемых изделий. Приведены результаты исследования напряженно-деформированных состояний и определения основных, функционально важных характеристик при варьировании материала упругого элемента перспективных амортизирующих конструкций.

Цукерников И.Е., Невенчанная Т.О., Тихомиров Л.А. «Спектральные коэффициенты связи между корректированными виброскоростями и значениями в октавных полосах частот» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1126 (2023)

Оценка вибрации, создаваемой подвижным составом железнодорожного транспорта в помещениях жилых и общественных зданий, расположенных вблизи железнодорожных линий, в соответствии с положениями СП 441.1325800.2019 может выполняться по вибрационным характеристикам поездов (значения параметра вибрации (виброскорости или виброускорения) на опорном расстоянии от оси ближнего железнодорожного пути). Несмотря на то, что по действующему санитарному законодательству нормируемым параметром вибрации в помещениях жилых и общественных зданий является корректированное значение виброускорения, прогнозный расчет в соответствие с СП следует выполнять в октавных полосах нормируемого частотного диапазона в силу частотной зависимости параметров грунта, используемых в расчете. В настоящей работе рассматривается методика определения спектральных коэффициентов связи между корректированными значениями вибрационных характеристик железнодорожного транспорта и их значениями в октавных полосах частот. Приведены значения вибрационных характеристик и спектральных коэффициентов связи для пригородных электропоездов, определенные по результатам статистической обработки измерений виброскорости вблизи линии Савеловского направления г. Москвы при прохождении 87 электропоездов. Полученные значения могут быть использованы для выполнения прогноза вибрации и структурного шума от движения пригородных электропоездов, движущихся со скоростями в диапазоне 30–60 км/ч, в котором выполнены измерения. В дальнейшем целесообразно распространить рассмотренную методику на другие типы железнодорожного движения (пассажирские, грузовые и скоростные поезда) и оценить возможность использования полученных значений коэффициентов связи для прогноза вибрации от движения пригородных электропоездов на действующих железнодорожных линиях по измерениям только корректированных значений виброскорости.

Канев Н.Г. «Способ оптимизации затухания звука в плоском и прямоугольном каналах методом кратных мод» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1127-1132 (2023)

Рассмотрена задача о затухании звука в канале с импедансными стенками. Из работ Кремера, Тестера и др. известно, что оптимальное затухание звука в плоском канале, стенки которого имеют одинаковый импеданс, связано с появлением двойной моды. В настоящей работе показано, что при независимом подборе импеданса стенок плоского канала в нем образуется тройная мода, коэффициент затухания которой принимает максимально возможное значение. По результатам сравнения эффективности затухания двойных и тройных мод установлено, что их коэффициенты затухания отличаются незначительно. Также рассмотрен канал прямоугольного сечения, импедансы четырех стенок которого подбираются независимо. Показано, что при оптимальном выборе импедансов в канале образуется девятерная мода.

Комкин А.И., Быков А.И., Крылова А.С. «Диссипативный глушитель шума. Расчет и оптимизация» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1133-1137 (2023)

Рассмотрена методика подбора конфигурации диссипативных глушителей с требуемой акустической эффективностью при ограничениях, налагаемых на их габаритные размеры. Особенность рассматриваемого подхода состоит в использовании интегрального показателя акустической эффективности и глушителя прототипа с безразмерными параметрами. Исследования проводились с помощью численных расчетов с использованием метода конечных элементов. В конечно-элементной модели диссипативного глушителя использовались акустические характеристики волокнистого звукопоглощающего материала, полученные на основе экспериментальных исследований.

Мусаева Р.Н., Комкин А.И. «Влияние конфигурации верхней кромки акустического экрана на его эффективность» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1138-1143 (2023)

Исследовались акустические характеристики экранов, особенностью которых была различная форма их верхней кромки. Исследование проводилось на основе конечно-элементного моделирования в программном продукте "Comsol". Были рассмотрены различные варианты оформления верхней кромки, характерный размер которой оставался неизменным. Было установлено, что изменение формы верхнего кромки оказывает существенное влияние на дифракцию звука экраном.

Римская-Корсакова Л.К., Шуляпов С.А., Пятаков П.А., Савицкий О.А. «Оптимизация звуковых сигналов оповещения на основании метрик психоакустического раздражения» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1144-1153 (2023)

Звуковая сигнализация предназначена для информирования человека о состоянии окружающей среды. Среди сигналов оповещения можно выделить группу «охранных» сигналов, назначение которых состоит в уведомлении населения о приближении к охраняемому объекту, в извещении охраны о возможной попытке проникновения на объект, а также в оказании психологического воздействия на нарушителей. Существующие нормативные документы содержатся лишь общие требования к параметрам сигналов оповещения, что создает сложности проектировщикам охранных систем оповещения. Выходом из положения может быть использование психоакустического метода анализа субъективных качеств звуков в интересах выбора конкретных параметров сигналов оповещения. В данной работе приводится пример оптимизации моделей звуковых сигналов оповещения, путем расчета и анализа метрик краткосрочного психоакустического раздражения (psychoacoustic annoyance – PAA), учитывающих такие показатели качеств звуков (sound quality – SQ), как громкость (loudness – показатель N), резкость (sharpness – показатель S), сила колебаний (fluctuation strength – показатель F) и хриплость (roughness – показатель R). Сопоставление расчетов метрик PAA с результатами слухового ранжирования выбранных модельных сигналов оповещения по критерию «тревожной периодичности» выявило хорошее сходство.

Глебова Г.М., Жбанков Г.А., Кузнецов Г.Н. «Результаты оценки координат автономных подвижных морских роботов с использованием акустического маяка и векторно-скалярных антенн» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1154-1159 (2023)

Разработан и исследован метод непрерывной оценки координат движущегося морского робота. Показано, что применение разнесенных в пространстве малогабаритных векторно-скалярных антенн, стационарно установленных в волноводе, позволяет решить задачу триангуляции и определить горизонтальные координаты, а учет лучевой структуры и согласованная фильтрация обеспечивают оценку глубины робота.

Глебова Г.М., Жбанков Г.А., Кузнецов Г.Н. «Результаты исследования характеристик направленности низкочастотного шумоизлучения судна с учетом передаточных функций волновода и позиционирования» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1160-1165 (2023)

Экспериментально исследуется метод построения для дальней зоны акустической модели шумоизлучения надводного судна с использованием равномерно распределенных вдоль корпуса излучателей монопольного типа, характеристики которых измерены в ближней зоне. Для выбранных дискретных составляющих и линейной модели протяженного источника рассчитаны параметры эквивалентных монопольных источников излучения и построены характеристики направленности, приведенные к свободному пространству. Высокоточное позиционирование судна и акустическая калибровка волновода позволили получить хорошее согласие расчетных и экспериментальных данных – как характеристик направленности, так и распределения звукового давления вдоль траектории движения судна.

Кузнецов Г.Н., Михнюк А.Н. «Экспериментальная оценка координат неподвижных и движущихся шумовых источников в мелком море» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 1166-1171 (2023)

Приведены и обсуждаются экспериментальные результаты обнаружения и оценки координат стационарного и движущегося по сложной траектории широкополосного источника. Эксперименты выполнены в мелком море. Согласованная фильтрация производилась с использованием лучевой модели волновода. Установлено хорошее согласие полученных экспериментально оценок и исходных данных.