Цуканов А.А., Горбатиков А.В. «Решение прямой задачи теории микросейсмического зондирования на основе функции Грина в приближении слабого вторичного рассеяния» Акустический журнал, 72, № 3, с. 393-408 (2026)

В рамках приближения линейно-упругой среды и слабого вторичного рассеяния сформулирована и решена в трехмерной постановке прямая задача метода микросейсмического зондирования. Задача состоит в получении выражений для расчета вариаций спектра мощности поля волн Рэлея на поверхности над неоднородностью. В задаче удаленные источники волн Рэлея непрерывно распределены по всем направлениям, чем моделируется микросейсмическое поле Земли. Решение получено для помещенной в упругое однородное полупространство неоднородности произвольного размера и формы с произвольными параметрами упругости и плотности. Решение позволяет связать параметры заглубленного включения с его изображением, которое восстанавливается в методе микросейсмического зондирования на основе пространственного распределения вариаций спектра мощности вертикальной компоненты фундаментальной моды Рэлея. Ключевые слова: поверхностные волны, волна Рэлея, неоднородность, вторичные источники, функция Грина, теория возмущений, приближение Борна, спектральная амплитуда, спектр мощности, микросейсмы, метод микросейсмического зондирования, геолого-разведочное микросейсмическое зондирование, изотропное микросейсмическое поле DOI: 10.7868/S3034500626030079

Шубин И.Л., Цукерников И.Е., Невенчанная Т.О., Щурова Н.Е., Тихомиров Л.А. «Особенности вибрационных характеристик пригородных поездов при движении с высокой скоростью» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 1373-1374 (2026)

Существующие нормативные документы регулируют допустимые величины вибрации в помещениях жилых и общественных зданий, а введенный в 2019 г. свод правил СП 441.1325800. 2019 устанавливает метод прогнозирования вибрации от действующих и проектируемых линий на основе вибрационных характеристик поездов, однако приведенные в СП значения данных параметров определены по малой выборке результатов измерений и не могут в полной мере использоваться для прогнозирования уровней вибрации при проектировании. В работе приведены результаты измерений вибрационных характеристик пригородных поездов в городе Москве. Измерения проводились при различных скоростях движения поездов, а после обработки результатов были подготовлены регрессионные уравнения и вычислены спектральные коэффициенты связи. На основе полученных результатов, имея данные о скорости поезда, можно получить значения корректированной виброскорости, и используя спектральные коэффициенты связи, рассчитать значения вибрационных характеристик в октавных полосах частот. В работе показано, что имеется тенденция увеличения виброскорости с повышением скорости движения поезда. При этом при увеличении скорости свыше 70 км/ч наблюдается значительное увеличение данного параметра. Ключевые слова: оценка, прогнозирование, вибрация, железнодороный транспорт, вибрационные характеристики, измерения

Цукерников И.Е., Шубин И.Л., Невенчанная Т.О., Щурова Н.Е., Тихомиров Л.А. «Новые национальные стандарты по определению звукоизоляции строительных конструкций с помощью интенсиметрии» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 1375-1376 (2026)

Рассматриваются основные положения новых национальных стандартов России ГОСТ Р 71833-2025 и ГОСТ Р 71834-2025, устанавливающих методы определения изоляции воздушного шума строительным изделием по измерениям интенсивности звука в лабораторных и натурных условиях. Стандарты являются модифицированным введением в Российской Федерации международных стандартов ИСО 15186-1:2000 и ИСО 15186-2:2003 соответственно. Одной из важных особенностей применения стандартов является невозможность использования традиционных методов по ГОСТ 27296, ГОСТ Р ИСО 10140-1 и ГОСТ Р ИСО 10140-2 из-за наличия шума помехи в приемном помещении и высокой косвенной передачи звука в приемное помещение. Рассмотрены особенности измерения интенсивности звука и применяемая аппаратура. Даны правила выбора измерительной поверхности. Указаны существенные отличия российских стандартов от их международных аналогов. Приведены результаты оценки влияния наличия звукопоглощения внутри измерительной поверхности, препятствующего выполнению основного свойства метода интенсиметрии – равенства нулю интеграла по измерительной поверхности, окружающей испытуемый объект, от нормальной составляющей интенсивности звука поля помехи, расположенной вне измерительной поверхности и приводящие к погрешности метода. Рассмотрен способ учета этого влияния, позволяющий существенно снизить данную погрешность. Ключевые слова: стандарт, строительное изделие, звукоизоляция, интенсиметрия, влияние звукопоглощения

Хмелев В.Н., Барсуков Р.В., Нестеров В.А., Генне Д.В., Цхе А.В. «Развитие ультразвуковой сварки при производстве изделий медицинского назначения» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 1135-1142 (2026)

Одним из востребованных направлений применения ультразвуковой сварки является производство изделий медицинского назначения, к которым относятся гибкие полимерные пакеты, используемые хранения различных медицинских препаратов, забора и хранения крови, а так же и ее производных компонентов. Существующее оборудование для производства таких изделий на базе ТВЧ технологии имеет ряд недостатков, таких как: большие энергозатраты, требовательность к свойствам свариваемых материалов и окружающим условиям, проблемы при сварке разнородных материалов, относительно большое время формирования сварного соединения. Исследования возможностей применения УЗ сварки для производства подобных изделий медицинского назначения позволили разработать технологии для: сварки листовых материалов (двух- трехслойные конструкции), сваривания элементов различной конфигурации (вваривание, так называемых, портов в тело полимерного пакета), сварки разнородных материалов (например, приваривание к основному материалу изделия паропрозрачных мембран и т.п.), формирования линейных и криволинейных протяженных сварных швов, сварных швов с замкнутым периметром, герметизации трубчатых магистралей гемоконтейнеров. В результате проведенных исследований создано оборудование для производства полимерных пакетов различного назначения, используемых службами крови, а так же УЗ оборудования для герметизации гемоконтейнеров, которое отличается высокой производительностью, экономичностью и обеспечивает требуемое качество продукции. Ключевые слова: ультразвук, сварка, контроль, качество, кровь.

Львов К.П., Цыбин В.С. «Некоторые оценки приповерхностного звукового канала по данным электронных ресурсов» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 85-90 (2026)

Приводятся результаты вычислительного эксперимента, который выполнен из соображений практической значимости. Использованы общедоступные данные термохалинных полей. Приведена таблица, содержащая координаты «станций» районов, источники данных термохалинных полей, расчетные значения скорости звука на поверхности и толщин приповерхностных звуковых каналов. В таблице также размещены различные оценки глубины верхнего квазиоднородного слоя «станций» по данным профилей буев Argo по 2022 г. Ключевые слова: термохалинные поля, скорость звука, толщина, верхний квазиоднородный слой, буи Argo

Снитковский М.В., Чуличков А.И., Закиров М.Н., Цыбульская Н.Д., КуличковС.Н., Голикова Е.В. «Морфологические методы анализа инфразвуковых сигналов от грозового фронта» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 1547-1552 (2026)

Исследуется возможность раннего обнаружения грозовых событий по минутным инфразвуковым вариациям атмосферного давления, регистрируемым сетью микробарографов. Сигнал описывается линейной марковской моделью первого порядка; после робастной оценки параметров применяется фильтр Калмана, а в качестве основных признаков используются нормированная инновация, её энергия и производные статистики окна. Ключевые слова: микробарограф, инфразвук, гроза, фильтр Калмана, инновации, логистическая регрессия, ранжирование.

Хмелёв В.Н, Шалунов А.В., Цыганок С.Н. «Излучатели изгибного типа для генерации ультразвуковых колебаний в газовых средах» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 1152-1159 (2026)

Формирование упругих колебаний ультразвуковой (УЗ) частоты (выше 22 кГц) в газовых средах представляет значительный практический интерес, поскольку они позволяют передавать информацию на большие расстояния в диапазоне, недоступном для восприятия человеком в сложных метеоусловиях, в условиях акустических, электромагнитных и световых помех. Кроме того, они обеспечивают очистку воздуха от твердых и жидких частиц, осаждение дыма при пожарах, позволяют выполнять низкотемпературную сушку, разрушение пен, нанесение покрытий и реализовать другие технологические операции без непосредственного контакта излучателей с обрабатываемой средой. Основой современных УЗ излучателей для газовых сред сегодня являются металлические диски, совершающие изгибные колебания, поскольку их волновое сопротивление лучше согласуется с волновым сопротивлением газа. Анализ колебательных процессов на второй и последующих изгибных модах позволил выявить ограничения существующих дисков и создать конструкции, обеспечившие увеличение уровня звукового давления ступенчато-переменного титанового диска диаметром 146 мм до 153.2 дБ (914 Па). Применение передних фазовыравнивающих и тыльных отражательных рупоров позволило повысить уровень звукового давления на 6 дБ до 159.2 дБ (1824 Па). Проведенные исследования дисковых УЗ-излучателей различных размеров подтвердили эффективность дисков, диаметром 146 мм и позволили рекомендовать применение массивов таких дисков для дальнейшего развития излучающих систем. Ключевые слова: излучатели ультразвуковые, газовые среды, уровень звукового давления.

Хмелев В.Н, Шалунов А.В., Цыганок С.Н. «Ультразвуковое разрушение дыма» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 1160-1167 (2026)

Для ускорения ультразвукового (УЗ) осаждения частиц дыма было предложено и реализовано воздействие УЗ колебаниями, формируемыми одновременно несколькими (не менее двух) излучателями, работающие на частоте 22±1.65 кГц. Повышение эффективности обеспечено за счет изменения расстояния и направления акустической оси каждого излучателя для формирования заданной направленности излучения, формирования полосы формирования излучения и создания зон перекрытия акустических осей при работе излучателей на различных частотах. Изменение межосевого расстояния между излучателями и изменение угла наклона акустической оси каждого из излучателей обеспечивает формирование УЗ поля с заданной конфигурацией и уровнем звукового давления. При перемещении УЗ излучателей и изменение угла наклона акустической оси формируются необходимые и достаточные для разрушения дыма колебания: – на расстоянии в 1 м в виде полусферы, в которой уровень звукового давления будет не менее 145–146 дБ; – на расстояние в 2 м в виде телесного угла (угол раскрытия 90°), в котором уровень звукового давления будет не менее 140–141 дБ. Полученные результаты исследований свидетельствуют о возможности применения разработанного оборудования для оснащения специализированных частей средствами пожаротушения. При одновременном перемещение всего массива по замкнутому помещению будет осуществляться УЗ разрушение дыма во всем помещении. Ключевые слова: разрушение дыма, коагуляция, уровень звукового давления, двухчастотное воздействие, ультразвуковые колебания, ультразвуковой излучатель

Цыгляев В.М., Коротеева О.В. «Мультимодальное распознавание эмоционального состояния человека с использованием малых языковых моделей» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 1289-1294 (2026)

Анализируются современные подходы к автоматическому распознаванию эмоциональных состояний человека на основе анализа текста и речи с помощью малых языковых моделей. Данное исследование сфокусировано на распознавании не только базовых эмоций (гнев, отвращение, радость, страх, удивление, грусть), но и составных эмоций, возникающих при одновременном проявлении нескольких базовых эмоциональных состояний. Рассматриваются большие языковые модели и малые языковые модели, применяемые для распознавания эмоций. Сравнительный анализ качества рассмотренных моделей осуществляется на мультимодальных наборах данных IEMOCAP, MELD, MAFW, C-EXP-DB. Ключевые слова: распознавание эмоций, составные эмоции, языковые модели, машинное обучение, нейронные сети

Лапина А.В., Цысарь С.А., Росницкий П.Б., Сапожников О.А. «Исследование электроакустичекой эффективности пьезопреобразователей в воздухе для создания мощной многоэлементной антенной решетки» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 1150-1151 (2026)

Исследована электроакустическая эффективность низкочастотных (30–40 кГц) пьезопреобразователей двух производителей, предназначенных для создания мощных многоэлементных антенных решёток в воздухе. В качестве основного использовался метод акустической голографии, а в качестве дополнительного – метод диаграммы направленности излучателей. В голографическом методе из измеренной голограммы рассчитывался угловой спектр поля давления и с его помощью для каждой частоты находилась мощность излучаемого акустического поля при заданной амплитуде электрического напряжения, подаваемого на элементы решётки. С использованием измеренного электрического импеданса решетки при указанном значении напряжения рассчитывалась электрическая мощность. Отношение полученных значений акустической и электрической мощностей использовалось в качестве электроакустической эффективности на разных частотах. В дополнительном подходе электрическая мощность рассчитывалась аналогичным способом, а для определения акустической мощности проводились измерения диаграммы направленности ультразвуковых датчиков в диапазоне углов поворота от –90 до 90°. Оба указанных подхода позволяют измерить электроакустическую эффективность в рабочем диапазоне частот. Показано, что для исследуемых ультразвуковых датчиков в рассматриваемом диапазоне частот эффективность может достигать 40%. Ключевые слова: электроакустическая эффективность, низкочастотный ультразвук, голография, диаграмма направленности

Петров Е.А., Лапина А.В., Цысарь С.А., Гогмачадзе Н., Сапожников О.А. «Измерение диаграммы направленности низкочастотных излучателей воздушного ультразвука, предназначенных для использования в качестве элементов антенных решёток» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 1230-1231 (2026)

исследованы диаграммы направленности одиночных низкочастотных ультразвуковых пьезопреобразователей, предназначенных для создания мощных многоэлементных антенных решёток в воздухе. Разработана специальная измерительная установка, включающая в себя систему точного углового позиционирования UMS-3 (Precision Acoustics, Великобритания), обеспечивающую проведение измерений ультразвукового сигнала при изменении угла ориентации датчика в диапазоне от –90 до +90°, с шагом 1°. Измерения проводились в диапазоне частот 25–40 кГц. В работе произведено сравнение результатов эксперимента с теоретическим приближением диаграммы направленности круглого поршня, описываемого функцией Бесселя. Показано соответствие экспериментальных данных и аналитической зависимости. Полученные результаты позволяют корректно проектировать мощные многоэлементные антенные решётки для различных задач воздушной акустики. Ключевые слова: диаграмма направленности, низкочастотный ультразвук, антенные решетки.

Карзова М.М., Пестова П.А., Цысарь С.А., Папикян Л.А., Хохлова В.А. «Характерные типы тепловых разрушений биоткани в различных режимах фокусировки мощного ультразвука» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 1016-1017 (2026)

В большинстве клинических установок неинвазивной HIFU-хирургии используется тепловой механизм абляции биотканей с помощью фокусированного ультразвука. Создание объемных разрушений в ткани основывается на данных о параметрах единичных воздействий, зависящих от режима фокусировки. В работе представлены результаты лабораторных экспериментов ex vivo по созданию тепловых разрушений различного типа с использованием квазилинейного и ударно-волнового непрерывного ультразвукового воздействия, а также в импульсно-периодических ударно-волновых режимах. В качестве источника использовался одноэлементный излучатель с частотой 1.2 МГц, фокусным расстоянием и полной апертурой 120 мм. Диапазон акустической мощности составлял от 50 до 500 Вт, амплитуда ударных фронтов в фокусе – до 80 МПа, время облучения – до 3 с. Сравнивались характерные размеры, форма и внутренняя структура разрушений в образцах говяжьей печени ex vivo для различного времени, пиковой и средней мощности и полной энергии воздействия. Показано, что использование импульсно-периодических ударно-волновых режимов облучения позволило в 5 раз ускорить получение теплового разрушения с более резкой границей между аблированной и интактной тканью по сравнению с непрерывным режимом облучения с той же средней мощностью, а также визуализировать процесс формирования разрушения с помощью диагностического ультразвука за счет рассеяния на пузырьках кипения. Определены режимы воздействия, при которых достигаются три характерные формы разрушений: в форме «рисового зерна», «головастика» с тепловым контуром, выпаренной центральной полостью и тепловым «хвостом», а также смешанного типа в форме «головастика» с механически разрушенной передней частью «головы». Ключевые слова: высокоинтенсивный фокусированный ультразвук, HIFU, тепловая абляция, ударный фронт.

Пономарчук Е.М., Цысарь С.А., Данилова Н.В., Кадрев А.В., Хохлова В.А. «Влияние упругих свойств и структуры биотканей на их восприимчивость к механическому разрушению фокусированным ультразвуком» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 1032-1033 (2026)

В качестве альтернативы существующим методам хирургии в МГУ был предложен и активно развивается метод гистотрипсии с кипением (ГК). Данная технология бесконтактной ультразвуковой хирургии основана на фокусировке нелинейных импульсно-периодических волн с ударными фронтами в задаваемые участки тела человека для их механического разрушения до жидкого состояния. Процедура проводится под УЗИ-контролем за счет инициации кавитационной активности в фокальной области ультразвукового пучка. В работе проанализированы результаты проведенных в лаборатории многопараметрических экспериментальных ex vivo исследований на здоровых тканях печени, почек, сердца и головного мозга, а также опухолях молочной железы, предстательной железы, печени, органов желудочно-кишечного тракта, матки и др. Упругие свойства рассматриваемых тканей были измерены методом эластографии сдвиговой волной, микро- и ультраструктура исследовались методами гистологического анализа и электронной микроскопии. Проанализированы полученные объемные ГК-разрушения при варьируемых протоколах воздействия. Рассмотрены концепции дозы ГК-воздействия и ее пороговых и оптимальных значений для тканей разной структуры и состава, определены свойства тканей, влияющие на их восприимчивость к ГК-разрушению и, соответственно, требуемую дозу воздействия. Ключевые слова: мощный фокусированный ультразвук, неинвазивная хирургия, гистотрипсия, онкология, эластография

Папикян Л.А., Пестова П.А., Цысарь С.А., Хохлова В.А., Карзова М.М. «Сравнение характерных типов тепловой абляции различных биологических тканей ex vivo под воздействием мощного фокусированного ультразвука» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 1089-1090 (2026)

При планировании протоколов облучения мощным фокусированным ультразвуком больших объемов биологической ткани необходимо иметь данные о форме, размере и содержимом единичных разрушений. Эти характеристики разрушений зависят не только от параметров ультразвукового воздействия, но и от типа биологической ткани, её структуры и акустических свойств (скорости, плотности, коэффициента поглощения, коэффициента нелинейности и др.). В работе проведен сравнительный анализ характерных одиночных разрушений, чисто тепловых и тепловых с кипением, полученных в различных биологических тканях ex vivo. Рассматривались образцы аутопсийной печени человека, говяжьей печени, говяжьего сердца, операционный материал миомы матки и другие. Воздействие проводилось на глубине 1 см в непрерывном и импульсно-периодическом режимах квазилинейного и ударно-волнового облучения ультразвуком. Использовался одноэлементный излучатель с частотой 1.2 МГц, фокусным расстоянием 120 мм и апертурой 120 мм (Imasonic, Франция). Диапазон акустической мощности составлял от 50 до 500 Вт, амплитуды ударных фронтов в фокусе – до 80 МПа, время облучения – до 1 с. Для каждого типа биологической ткани был определен набор параметров ультразвукового поля, при котором наблюдается тепловое разрушение в форме «рисового зерна», разрушение в форме «головастика» с тепловым контуром и выпаренной в процессе кипения центральной полостью и разрушение смешанного типа, имеющее механически разрушенную «голову» и тепловой «хвост». Работа поддержана грантом РНФ №25-72-10071. Ключевые слова: высокоинтенсивный фокусированный ультразвук, HIFU, тепловая абляция, ударный фронт.

Сорокин С.Д., Пестова П.А., Цысарь С.А., Сапожников О.А., Кадрев А.В., Хохлова В.А. «Измерение скоростей упругих волн и частотно-зависимого затухания в фантомах биологических тканей» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 1099-1104 (2026)

Разработка фантомов с акустическими и упругими свойствами, близкими к биологическим тканям, является важной метрологической задачей ультразвуковых исследований, необходимой для обеспечения воспроизводимости экспериментов, калибровки оборудования, валидации методов диагностики и терапии. В работе исследованы акустические параметры прозрачных гелевых фантомов на основе силикона, полиакриламида, агарозы и ПВХпластизоля, а также образцы говяжьей печени ex vivo. Измерены скорость звука, частотнозависимый коэффициент затухания и сдвиговый модуль. Акустические характеристики определялись методом замещения с использованием пьезоэлектрического преобразователя на экспериментальной установке, обеспечивающей нормальное прохождение ультразвукового импульса через границы образца. Сдвиговый модуль измерялся методом ультразвуковой эластографии. Полученные результаты были сопоставлены с параметрами мягких тканей человека. Ключевые слова: ультразвук, фантомы, скорость звука, коэффициент затухания, модуль Юнга

Крохмаль А.А., Росницкий П.Б., Цысарь С.А., Хохлова В.А., Сапожников О.А. «Обеспечение точности и скорости в расчетах прохождения фокусированного ультразвука через череп» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 1111-1116 (2026)

При терапии фокусированным ультразвуком мозга контроль осуществляется по росту температуры в фокусе с помощью МРТ. В условиях распространения терапии низкоинтенсивным ультразвуком и перехода к методам наведения пучка на основе нейронавигации, где контроль опирается исключительно на численные расчёты, ключевыми становятся точность и скорость моделирования. Задача о прохождении ультразвука через неоднородный череп требует аккуратного расчета. В большинстве работ рекомендуется использовать 6–9 точек на длину волны в численной модели для задания источника с изогнутой поверхностью, что становится ограничением быстроты расчетов. Нами исследована возможность увеличения шага по сетке при сохранении точности. Фокусированный источник с диаметром апертуры и фокусным расстоянием 64 мм на частоте 1 МГц задавался на плоскости и рассчитывался с помощью интеграла Рэлея с применением численного пакета xDDx. Проведена серия численных расчетов через 2 образца черепа с шагом от 2 до 9 точек на длину волны. Акустические параметры среды задавались на основе снимков КТ и интерполировались в соответствии с исследуемым шагом. Показано, что уже для шага 3.75 точек на длину волны точность максимальной амплитуды давления составляет 3%, точность среднеквадратичной ошибки по всей расчетной области составляет 9%, а коэффициент Дайса для оценки совпадения области фокального пятна составляет 92%. Таким образом, предложенный метод позволяет на порядок ускорить расчет акустического поля внутри черепа. Ключевые слова: численные расчеты, медицинский ультразвук, транскраниальный фокусированный ультразвук, акустическая голография, акустика неоднородных сред

Котельникова Л.М., Асфандияров Ш.А., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Измерение частотных зависимостей фазовых скоростей и коэффициентов поглощения продольных и сдвиговых волн в твердотельных пластинах эхо-импульсным методом» Акустический журнал, 72, № 2, с. 186-202 (2026)

При решении задач промышленной и медицинской акустики необходимо знать упругие и диссипативные параметры используемых материалов, которые определяются значениями фазовых скоростей и коэффициентов поглощения акустических волн. В настоящей работе для измерения фазовых скоростей и коэффициентов поглощения продольных и сдвиговых акустических волн в материалах использован эхо-импульсный метод двукратного прохождения при наклонном падении волны на исследуемый плоскопараллельный образец. В качестве образцов были использованы пластины из поликарбоната, оргстекла, нейлона и тефлона. Создана установка, состоящая из пьезоэлектрического преобразователя, выполняющего роль излучателя и приемника, плоского отражателя, расположенного параллельно поверхности преобразователя, и исследуемого плоскопараллельного образца, закрепленного в поворотном устройстве между излучателем и отражателем. Использование отражателя позволяет развернуть пучок в обратном направлении так, что он проходит назад тот же путь, что и вперед, целиком, т.е. без смещения, возвращаясь на излучатель. При наклонном падении пучка на пластину в последней возникают две преломленные волны: продольная и сдвиговая, разделяющиеся по времени прихода. Выделяя данные компоненты в принятом сигнале, и произведя их спектральный анализ, с высокой точностью были измерены частотные зависимости фазовых скоростей и коэффициентов поглощения продольной и сдвиговой волн.

Юлдашев П.В., Лапина А.В., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Моделирование ударно-волновых режимов фокусировки ультразвука 128-элементной антенной решёткой в воздухе» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 1511-1512 (2026)

Ультразвук высокой интенсивности, генерируемый в газовых средах, находит применение в промышленности, например, в процессах пеногашения, сушки и др. Для реализации необходимого воздействия уровни акустического давления должны достигать 140 дБ и более, поэтому для концентрации энергии волны часто используются сфокусированные излучатели. При этом существенную роль играют нелинейные акустические эффекты, в результате которых в фокусе образуются ударные фронты. Для точного контроля положения фокуса перспективным способом является использование многоэлементных антенных решеток. В данной работе выполнено численное моделирование поля давления прототипа ультразвуковой воздушной решетки, сконструированного из 128 элементов с резонансной частотой 35.5 кГц, расположенных на сегменте сферической поверхности с радиусом кривизны около 44 см. Численная модель основывается на уравнении Вестервельта и многократно использовалась ранее для моделирования полей излучателей терапевтического ультразвука в медицине. Начальное распределение амплитуды и фазы волны на фундаментальной частоте для эволюционной волновой модели было получено экспериментальным путем методом акустической голографии и отражает реальную структуру излучаемого поля. Моделирование показало, что уровень положительного пикового давления в фокусе при максимальной безопасной мощности, подаваемой на элементы, может превышать 175 дБ, а в фокусе образуется развитый разрыв. Выполненная работа позволяет в рамках численной модели оптимизировать конструкцию подобных излучателей для достижения необходимых параметров поля давления. Ключевые слова: уравнение Вестервельта, фокусированный ультразвук в воздухе, многоэлементные решетки

Карзова М.М., Цысарь С.А., Пестова П.А., Папикян Л.А., Хохлова В.А. «Реализация в лабораторном эксперименте ударно-волновых режимов фокусировки клинической HIFU-системы» Акустический журнал, 72, № 3, с. 343-354 (2026)

Ударно-волновое импульсно-периодическое воздействие с использованием мощного фокусированного ультразвука представляет собой перспективное направление в развитии клинических методов, основанных на технологии HIFU (High Intensity Focused Ultrasound). Главным преимуществом такого воздействия является быстрое получение разрушения биоткани в строго локализованной области, обусловленное эффективным тепловыделением на ударных фронтах ультразвуковой волны. Проведение экспериментальных исследований ударно-волновых протоколов осложняется значительными затратами, связанными с необходимостью доступа к дорогостоящим клиническим HIFU-системам. В настоящей работе разработана и реализована экспериментальная установка, представляющая собой упрощенный лабораторный аналог клинической HIFU-системы для изучения импульсно-периодических ударно-волновых протоколов облучения, достигаемых с помощью многоэлементных терапевтических решеток V1 и V2 системы MRgHIFU Sonalleve (Profound Medical Corp., Канада). Ультразвуковые решетки V1 и V2 состоят из 256 элементов диаметром 6.6 мм и частотой 1.2 МГц. Предлагаемый аналог представляет собой одноэлементный излучатель с той же частотой, фокусным расстоянием 120 мм и углом схождения 60°. Результаты численного моделирования, данные акустической голографии и прямых гидрофонных измерений в воде демонстрируют, что размеры фокальной области данного излучателя находятся в пределах диапазона размеров фокальных областей решеток V1 и V2, а амплитуда развитого ударного фронта в фокусе достигает 78 МПа, что сопоставимо с параметрами систем V2 (83 МПа) и V1 (96 МПа). Ключевые слова: мощный фокусированный ультразвук, ударный фронт, нелинейные эффекты, численное моделирование, акустическая голография, гидрофон, программный комплекс HIFU beam DOI: 10.7868/S3034500626030020

Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Использование двумерных фокусированных антенных решёток для эхоимпульсной ультразвуковой визуализации объектов в зоне эффективной электронной фокусировки» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 238-239 (2026)

Рассматривается применение двумерных многоэлементных фокусированных антенных решеток для реализации метода эхо-импульсной ультразвуковой визуализации объектов внутри зоны активной электронной фокусировки излучателей. Представлены результаты экспериментальных исследований возможностей эхо-импульсной визуализации с использованием фазированной антенны с элементами большой волновой апертуры. Приведены оценки размеров зон формирования изображений и разрешений, достигаемых в условиях узких диаграмм направленности отдельных элементов решетки. С использованием 256-элементной фокусированной мозаичной решетки диаметром 200 мм, фокусным расстоянием 150 мм и центральной частотой 1.2 МГц экспериментально продемонстрирована способность подобного типа устройств формировать качественное изображение тонких металлических объектов размером порядка длины волны используемого излучения в ограниченном объёме пространства вокруг геометрического фокуса излучателя. Дополнительно проводилась визуализация объектов из пластиков PETG и PLA, расположенных друг за другом. Показано, что размеры области визуализации и получаемое разрешение соответствуют теоретическим оценкам, и качество изображения зависит от количества переотражений между визуализируемыми объектами. Ключевые слова: Двумерная антенная решетка, электронная фокусировка, ультразвуковая визуализация, эхо-импульсный метод, фазированная антенна

Росницкий П.Б., Лапина А.В., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Анализ данных двумерного сканирования ультразвукового поля 128-элементной антенной решётки в воздухе с использованием пакета обработки акустических голограмм “xDDx”» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 240-241 (2026)

В последнее время наблюдается интерес к применению систем мощного сфокусированного ультразвука килогерцовых частот в воздушной среде. Такие системы имеют потенциал использования для ускорения промышленных процессов, например для пеногашения. В нашей лаборатории был разработан 128-элементный излучатель такого типа, с частотой 35.5 кГц, апертурой и радиусом кривизны порядка 50 см. При разработке проявилась необходимость спектрального анализа распределения колебательной скорости на поверхности излучателя и поля давления в режиме реального времени для оперативного устранения дефектов и модернизации конструкции. Анализ может быть проведен методом акустической голографии, процесс которой представляет собой трудоемкую процедуру, включающую гидрофонные (микрофонные) измерения, обработку большого количества сигналов, и проекцию голограммы на поверхность излучателя и в объем среды. Целью работы было представление полностью автоматического алгоритма сбора и обработки голографических данных в режиме реального времени для сфокусированных излучателей. Алгоритм планировалось создать на основе открытого программного комплекса “xDDx” (https://limu.msu.ru/xDDx), разработанного авторами, который был создан для обработки голограмм с использованием быстрого расчета интеграла Рэлея на видеокартах. Проведена разработка алгоритма и его тестирование на 128-элементной решетке, которое позволило выявить дефекты конструкции и разработать план их устранения. Ключевые слова: ультразвук низкого диапазона частот, воздушный ультразвук, многоэлементная антенная решетка, высокоинтенсивный фокусированный ультразвук, акустическая голография, программный комплекс

Котельникова Л.М., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Экспериментальное изучение эффекта возникновения радиационного момента сил при падении закрученного ультразвукового пучка на поглотитель» IV Всероссийская акустическая конференция, совмещенная с XXXVIII сессией Российского научно-технического акустического общества, Нижний Новгород, 22–26 июня 2026 г., с. 242-248 (2026)

Созданы закрученные пучки различных топологических зарядов путем наложения фазовых пластин на плоский излучатель. Исследованы поля закрученных пучков путем измерения акустических голограмм. Экспериментально исследована способность закрученного пучка мегагерцового диапазона частот дистанционно поворачивать поглотитель на фиксированный угол.