Открытый доступ Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ предоставлен  Доступ закрыт Только для подписчиков

Том 71, № 3 (2025)

Обложка

Весь выпуск

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

КЛАССИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЛИНЕЙНОЙ АКУСТИКИ И ТЕОРИИ ВОЛН

Законы изменения энергии и импульса для двумерных упругих систем с движущимися объектами

Ерофеев В.И., Лисенкова Е.Е.

Аннотация

Рассматривается самосогласованная задача о динамическом поведении деформируемой системы, состоящей из двумерной упругой направляющей (подсистема 1) и безотрывно движущегося по ней одномерного упругого объекта (подсистема 2). Приводятся локальные и глобальные законы изменения энергии и волнового импульса в случае, когда лагранжианы контактирующих подсистем зависят от обобщенных координат и их производных не старше второго порядка по всем пространственно-временным переменным. Обсуждаются условия излучения в рассматриваемом классе систем. Проводится сравнительный анализ как дисперсионных, так и энергетических характеристик изгибных волн, распространяющихся в пластинах, описываемых двумя различными моделями. Найдены критические скорости движения постоянной нагрузки по этим пластинам. Установлена зависимость критических скоростей от коэффициента жесткости упругого основания и физико-механических свойств пластины. Продемонстрирована принципиальная возможность преобразования энергии колебаний двумерной упругой направляющей в энергию поступательного движения одномерного объекта. В качестве посредника такого преобразования выступает сила, обусловленная давлением волн, выражение для которой получено в универсальной форме через лагранжиан двумерной системы. Построена зависимость коэффициента преобразования энергии волн в энергию поступательного движения абсолютно жесткого закрепления от скорости его движения и параметров двумерной системы.

Акустический журнал. 2025;71(3):327-338
pages 327-338 views

Осесимметричные волны в водоподобном цилиндре

Миронов М.А., Пятаков П.А., Савицкий О.А., Шуляпов С.А.

Аннотация

Представлены результаты аналитического исследования распространения осесимметричных волн в твердом волноводе круглого сечения, выполненном из водоподобной среды. Под водоподобной понимается среда, в которой скорость сдвиговых волн существенно меньше скорости продольных волн. Показано, что скорости распространения нормальных волн приблизительно равны скоростям распространения в жидком цилиндре. Этот результат радикально отличается от распространенного в литературе утверждения, что скорости распространения нормальных волн на высоких частотах приближаются к скорости рэлеевской волны на плоской границе. Вычислена поправка к водоподобному приближению, получены вклады продольной и сдвиговой компонент полей для нормальных волн. Приведена экспериментальная иллюстрация, подтверждающая полученные результаты.

Акустический журнал. 2025;71(3):339-346
pages 339-346 views

НЕЛИНЕЙНАЯ АКУСТИКА

Акустические течения в полусферической капле жидкости на вибрирующей подложке

Лебедев-Степанов П.В.

Аннотация

Рассчитано поле радиационных сил в малой полусферической капле, лежащей на твердой горизонтальной подложке. Силы формируются капиллярными колебаниями на свободной поверхности жидкости. Рассчитано и визуализировано акустическое течение, возбуждаемое радиационными силами.

Акустический журнал. 2025;71(3):347-359
pages 347-359 views

Влияние размеров центрального отверстия в мощных фокусированных излучателях на параметры нелинейного ультразвукового поля в фокусе

Нартов Ф.А., Карзова М.М., Хохлова В.А.

Аннотация

Ряд новых технологий неинвазивной хирургии с помощью высокоинтенсивного фокусированного ультразвука основан на использовании нелинейных акустических эффектов, приводящих к искажению профиля волны при ее распространении от излучателя и образованию ударных фронтов в фокусе. При этом большое число излучателей, создающих мощный ультразвуковой пучок, имеют близкую к аксиально-симметричной форму и круглое отверстие в центре для размещения диагностического датчика с целью визуализации воздействия. Для предсказания параметров поля в фокусе излучателей такой геометрии удобна модель эквивалентного источника в виде сферического сегмента, нелинейные эффекты в поле которого хорошо изучены. Параметры эквивалентного источника (диаметр, фокусное расстояние и амплитуда) подбираются таким образом, чтобы максимально точно аппроксимировать фокальную область поля исходного излучателя вдоль оси пучка. В работе на примере типичного фокусирующего излучателя терапевтического ультразвука с частотой 1 МГц и F# = 0.9 исследовалось влияние размеров центрального отверстия на характеристики нелинейного поля в фокусе и возможность применения модели эквивалентного источника. Показано, что размер центрального отверстия существенно влияет на проявление нелинейных эффектов в фокальной области, а модель эквивалентного источника может быть применима лишь в случае диаметра отверстия менее 20% от диаметра излучателя.

Акустический журнал. 2025;71(3):360-371
pages 360-371 views

ФИЗИЧЕСКАЯ АКУСТИКА

Высокодобротные STW-резонаторы. Методы расчета и применение в автогенераторах

Койгеров А.С., Реут В.Р.

Аннотация

Представлены результаты разработки высокодобротных резонаторов на сдвиговых поверхностных волнах или STW (Surface Transverse Waves). Показано, что за счет применения современных вычислительных пакетов (COMSOL Multiphysics), а также усовершенствования и развития уже известных методов расчета (модифицированная модель связанных мод), можно эффективно и быстро проводить расчет устройств на поверхностных акустических волнах. Приведены результаты сравнения теоретической и экспериментальной характеристик коэффициента передачи двухпортового STW-резонатора. Показано, что на основе оптической литографии можно изготавливать высокодобротные резонаторы на частотах 0.5…2.5 ГГц. Типовые значения ненагруженной добротности резонаторов на частоте 500 МГц составляют 27000…29000. Представлены результаты измерений двухпортового STW-резонатора в составе макета малошумящего автогенератора на частоту 500 МГц, которые показывают фазовый шум на уровне –148.7 дБн/Гц при отстройке 1 кГц и –183.5 дБн/Гц при отстройке 1 МГц от несущей частоты, а также джиттер 2.8 фс. Генераторы на STW-резонаторах с низким уровнем фазовых шумов и малым значение джиттера могут быть востребованы в таких областях, где критически необходимо обеспечить максимальный динамический диапазон цифровых трактов обработки сигналов.

Акустический журнал. 2025;71(3):372-382
pages 372-382 views

АКУСТИКА ОКЕАНА. ГИДРОАКУСТИКА

О критериях выбора параметров зондирующих сигналов для гидроакустической системы температурного мониторинга акваторий Японского моря

Безответных В.В., Голов А.А., Тагильцев А.А., Моргунов Ю.Н.

Аннотация

Статья посвящена определению оптимальных параметров зондирующих сигналов гидроакустической системы мониторинга температурных режимов морских акваторий тысячекилометровых масштабов. Представлены результаты моделирования помехоустойчивости сложных сигналов различной длительности и разрешающей способности. Приведены результаты моделирования и натурных испытаний на акустической трассе протяженностью 1073 км в Японском море. Показано влияние импульсной характеристики волновода на помехоустойчивость сигналов с различной разрешающей способностью. Определены предпочтительные последовательности зондирующих сигналов.

Акустический журнал. 2025;71(3):383-391
pages 383-391 views

Экспериментальное и численное исследование излучения и рассеяния звука погруженными в воду оболочками

Иваненков А.С., Кутузов Н.А., Потапов О.А., Родионов А.А., Салин М.Б., Усачева И.А.

Аннотация

Представлены методы и результаты исследования характеристик звуковых волн, излучаемых и рассеянных оболочками в водной среде в диапазоне низких частот. Приводится сравнение данных характеристик, полученных путем численного моделирования и измерений в открытой акватории. Экспериментальное исследование осуществлялось с применением оригинальных методик, а расчеты проводились с использованием авторского программного обеспечения. Полученные результаты позволяют лучше понять механизм излучения и рассеяния звука в воде и оптимизировать конструкцию оболочек для различных приложений.

Акустический журнал. 2025;71(3):392-405
pages 392-405 views

О влиянии свойств дна при акустической дальнометрии на мелководном Арктическом шельфе

Сидоров Д.Д., Петников В.Г.

Аннотация

В рамках численных экспериментов исследовано влияние характеристик морского дна на точность определения расстояния между источником и приемником звука, находящимися в подводном положении. Использованы экспериментальные данные о параметрах дна и профиле скорости звука в водном слое в летнее и зимнее (гидрологическое) время года в мелководной части Карского моря. В последнем случае учитывалось влияние ледового покрова. Установлено, что основная погрешность при определении расстояния на интервале 1–10 км связана с многомодовым (многолучевым) характером распространения акустических волн в звуковом канале между водной поверхностью и дном. Продемонстрировано, что эта погрешность уменьшается до нескольких метров в летнее время года и при водоподобном дне, когда скорости звука в водном слое и в морском дне близки друг к другу. Отмечено, что горизонтальная рефракция акустических волн, обусловленная поперечными неоднородностями дна, также приводит к ошибкам при определении расстояния, хотя и в меньшей степени.

Акустический журнал. 2025;71(3):406-415
pages 406-415 views

АТМОСФЕРНАЯ И АЭРОАКУСТИКА

О возможности трехмерной локализации источников шума обтекания элементов планера самолета с помощью последовательных несинхронных измерений микрофонной решеткой

Бычков О.П., Демьянов М.А.

Аннотация

Представлен результат применения разработанного ранее метода трехмерной локализации акустических источников по данным несинхронных измерений многомикрофонной решеткой из различных положений, адаптированного под источники дипольного типа, характерные для шума обтекания элементов планера. Работа состоит из двух частей. В первой проведена верификация разработанного метода на примере локализации тестовых дипольных источников. Рассмотрены источники, имеющие различную ориентацию дипольного момента по отношению к граням микрофонной решетки. На основании полученных результатов локализации тестовых источников показано, что двугранная решетка, грани которой параллельны дипольному моменту источника, позволяет производить более точную идентификацию дипольного источника в трехмерном пространстве по сравнению с общим случаем. Во второй части работы метод применен для построения объемных карт локализации источников шума обтекания маломасштабной модели сегмента механизированного крыла с имитацией выпущенного шасси, имеющей сложную структуру дипольных источников различной амплитуды и направленности. Проведен анализ полученных объемных карт локализации в различных частотных полосах путем сравнения такой локализации с тестовыми случаями и показана возможность локализации исследуемых источников.

Акустический журнал. 2025;71(3):416-429
pages 416-429 views

Активное управление шумом обтекания полости с помощью плазменного актуатора

Копьев В.Ф., Казанский П.Н., Копьев В.А., Моралев И.А., Панкратов И.В.

Аннотация

Проведено экспериментальное исследование воздействия плазменных актуаторов на основе высокочастотного поверхностного барьерного разряда на тональный шум обтекания полости. Снижение тонального шума в дальнем поле продемонстрировано с помощью двух подходов: возбуждения искусственных колебаний, соответствующих высокочастотным модам, и стабилизации течения с помощью плазменного актуатора в цепи обратной связи. Показано, что стабилизирующая петля обратной связи позволяет существенно (на 10 дБ) подавить основной тон, не влияя при этом на возбуждение более высокочастотных колебаний. Продемонстрирована способность такого плазменного актуатора снижать шум обтекания полости при высоких (до 60 м/с) скоростях потока, характерных для посадочных режимов пассажирских самолетов.

Акустический журнал. 2025;71(3):430-437
pages 430-437 views

АКУСТИКА СТРУКТУРНО НЕОДНОРОДНЫХ ТВЕРДЫХ СРЕД. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ АКУСТИКА

Чувствительность амплитуды волны рэлеевского типа на поверхности к изменению параметров неоднородной среды

Жостков Р.А., Жарков Д.А.

Аннотация

Рассмотрена чувствительность амплитуды вертикальной компоненты смещений поверхностной акустической волны (ПАВ) на поверхности среды к изменению упругих параметров слоистого полупространства с плавным изменением его упругих параметров по горизонтали. Проанализированы случаи перехода волны из однослойной системы в однослойную и из многослойной в многослойную на примере пятислойной системы при независимом изменении скоростей продольных и поперечных волн в слоях. Показано, что свойства опорной среды влияют на результирующие зависимости относительной амплитуды от частоты. Чувствительность амплитуды волны к локальному изменению параметров в многослойной системе существенно изменяется в зависимости от частоты. В случае постоянного коэффициента Пуассона продемонстрирован механизм изменения амплитуды на поверхности на основе анализа профиля поверхностной волны.

Акустический журнал. 2025;71(3):438-448
pages 438-448 views

ОБРАБОТКА АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Об одном методе классификации гидроакустических источников на выходе адаптивной пространственной обработки

Малышкин Г.С.

Аннотация

Описана методика и приведены результаты морских экспериментов по построению и анализу пеленгационных рельефов и регистрируемых траекторий с позиций классификации наблюдаемых источников (надводные и подводные объекты) в режиме шумопеленгования применительно к осенним гидроакустическим условиям в районе берегового клина. Показано, что в режиме шумопеленгования в качестве дополнительного к известным классификационным признакам для разделения надводных и подводных объектов может использоваться модуляция пеленга траекторий, возникающая при распространении сигналов с отражением от границ — поверхности и дна. Эта модуляция эффективно выявляется после ограничения мощности сильных сигналов.

Акустический журнал. 2025;71(3):449-465
pages 449-465 views

АКУСТИКА ЖИВЫХ СИСТЕМ. БИОМЕДИЦИНСКАЯ АКУСТИКА

Индивидуальные различия в слухоречевом контроле при шумовой нагрузке

Луничкин А.М., Андреева И.Г., Зайцева Л.Г., Огородникова Е.А.

Аннотация

Проверена гипотеза о том, что изменения параметров речи в шуме (эффект Ломбарда) могут иметь существенные индивидуальные различия, в том числе, обусловленные полом и возрастом дикторов. С этой целью были исследованы характеристики ломбардной речи для 12 дикторов (6 мужчин, 6 женщин; возрастные группы: 25–35 и 55–59 лет). Выполняли запись речи, состоящей из отдельных двусложных слов с ударными гласными звуками [а], [i], [u], в тишине и на фоне шума многоголосия уровнем 60 и 72 дБ(А). Определяли изменения частоты основного тона (ΔF0) и интенсивности (ΔI) голоса в шуме по сравнению с тишиной. Показана разница в ΔF0 голоса мужчин и женщин в шуме 60 дБ. В группах дикторов молодого и среднего возраста были выявлены различия в ΔF0 и ΔI голоса для шума 72 дБ. Независимо от пола и возраста выделено два типа дикторов, речь которых различается по ΔF0 и ΔI при обоих уровнях шума. Для дикторов первого типа в шуме многоголосия ΔF0 голоса было равно 23 и 57 Гц для уровней 60 и 72 дБ, соответственно, а для второго типа — 16 и 23 Гц. Для дикторов первого типа ΔI равнялось 8 и 16 дБ, а для второго типа — 6 и 10 дБ. Различия в изменениях характеристик, полученные при сравнении ломбардной речи с обычной, могут определяться бóльшим влиянием произвольного слухоречевого контроля для дикторов второго типа.

Акустический журнал. 2025;71(3):466-478
pages 466-478 views

Экспериментальное моделирование артефактов изображений при ультразвуковом исследовании легких человека

Сорокин С.Д., Рябков М.В., Цысарь С.А., Сапожников О.А., Хохлова В.А.

Аннотация

Для анализа механизмов формирования артефактов на ультразвуковом изображении легких человека (так называемых B-линий) были созданы экспериментальные фантомы, состоящие из слоя силикона для акустической имитации межреберных мышц, слоя в виде мелкопористой противоожоговой губки, имитирующего здоровую или отечную ткань легких, фрагмента губки, сокового мешочка мандарина и капли УЗИ геля, имитирующих структуры легочной ткани. Ультразвуковые (УЗ) изображения регистрировались линейным ультразвуковым датчиком L7-4, подключенным к УЗ сканеру Verasonics V-1. Дополнительно было построено изображение находящегося на поверхности воды сокового мешочка мандарина, используя метод синтезированной апертуры с применением фокусированного пьезоэлектрического преобразователя Olympus V307. Полученные эхограммы были сопоставлены с изображениями, регистрируемыми в клинических случаях патологий легочной ткани. Показано, что возникновение B-линий связано с эффектами множественной реверберации в заполненных жидкостью структурах, имитирующих ткани легких, при этом их яркость и ширина на эхограмме зависят от характерного размера и внутренней структуры фантома.

Акустический журнал. 2025;71(3):479-488
pages 479-488 views

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».