| Результаты этапа: В области нелинейной акустики:
Продолжены исследования по распространению нелинейных фокусированных волн в неоднородной биологической ткани применительно к задачам ультразвуковой хирургии. Численно и экспериментально исследованы эффекты поглощения и аберраций при фокусировке через кости черепа. Продолжены работы по развитию методов прецизионного измерения радиационной силы для случая мишеней в виде твердотельных шариков. Разработана расчетная численная модель для сферических рассеивателей разных размеров и произвольной частоты падающей плоской акустической волны. Проведены теоретические и экспериментальные исследования метода акустического захвата твердотельных объектов в жидкости. В предлагаемом способе захвата использованы сфокусированные ультразвуковые пучки, которые в фокальной плоскости имеют кольцеобразное распределение давления. Исследовано распространение интенсивных ограниченных акустических пучков в среде с сильной дисперсией резонансного типа, обладающей частотно-селективными свойствами. В качестве такой среды рассмотрена жидкость с газовыми пузырьками, резонансная частота колебаний которых сопоставима по величине с характерной частотой акустической волны. Внутренняя динамика пузырьков среды вызывает пространственное перераспределение энергии волны, изменение условий фазового синхронизма и дополнительное затухание. Выведены укороченные уравнения для расчета поля интенсивного пучка в предположении, что вторая гармоника попадает в окрестность резонансной частоты пузырьков и испытывает сильное поглощение. Показано, что сильное поглощение второй гармоники обрывает каскад нелинейной перекачки энергии в высшие гармоники. В частности, за счет этого обрыва при определенных условиях амплитуда волны основной частоты на оси пучка может превышать амплитуду аналогичной плоской волны даже при учете дифракционной расходимости.
В области обратных задач рассеяния, дифракции и акустической томографии:
Проведен эксперимент по распространению звука в мелком природном водоеме в условиях, когда его поверхность покрыта слоем льда. Прием велся синхронно с помощью четырех вертикальных антенн, расположенных на различных расстояниях от источника. Обнаружены волны, распространяющиеся как в слое воды, так и по дну водоема Экспериментальное выявление особенностей распространения звука в мелком водоеме с помощью системы четырех вертикальных антенн. Сконструированы 4 модовые антенны и 4 регистратора сигналов, с помощью которых был проведен эксперимент по записи звука на шельфе Черного моря (Геленджик). Получены результаты численного моделирования функционально-аналитического алгоритма Новикова-Агальцова для восстановления векторного поля течений методами акустической томографии. Полученные оценки помехоустойчивости алгоритма указывают на возможность практического применения этого подхода в различных приложениях акустического томографии. Исследование возможностей оценки времен распространений гидроакустических сигналов на основе функции взаимной корреляции шумового поля, принимаемого одиночными придонными гидрофонами, показало перспективность развития методы пассивного гидроакустического мониторинга мелкого моря. Построена теория предвестников в слоистых волноводах. Проведено экспериментальное исследование традиционных звукопоглощающих материалов и метаматериалов методом импедансной трубы и методом монопольного источника.
В области акустических взаимодействий в твердых телах:
Экспериментально исследовано влияние механической силы, приложенной параллельно к ребру клина из алюминиевого сплава Д60, на скорость и поглощение акустических клиновых волн, а также изучены особенности генерации второй гармоники. Исследовано влияние деформации растяжения на особенности распространения упругих волн в клине. Обнаружено линейное изменение скорости и увеличение поглощения клиновой волны при увеличении деформации растяжения. Проведены экспериментальные исследования нелинейных явлений, наблюдаемых при распространении упругих волн в клине из монокристалла ниобата лития. Исследование нелинейных упругих свойств клиновых волн проводились двумя экспериментальными методами: с помощью эффекта быстрой динамики (заключающегося в экспериментальном исследовании зависимости скорости и поглощения клиновых волн от их амплитуды); спектральным методом по эффективности генерации высших гармоник клиновых волн. Обнаруженная зависимость скорости и поглощения клиновых волн от их амплитуды указывает на наличие в материале клина неклассической нелинейности, обусловленной микро- и макродефектами, образовавшимися при изготовлении клина. Исследован вопрос о существовании чисто сдвиговых обратных волн и волн с нулевой групповой скоростью в пластинах X- и Y-срезов ромбического кристалла ниобата калия, отличающегося от других кристаллов исключительно сильным пьезоэффектом. В явной аналитической форме получены дисперсионные уравнения задачи, которые в случае границы кристалла с вакуумом изучаются численно. Выделены два фактора, способствующие возникновению обратных волн: отрицательное смещение лучей объемных сдвиговых волн при наклонном отражении от поверхности в пьезокристаллах и вогнутость сечения поверхности медленности для сдвиговых объемных волн вблизи оси X в пластине ниобата калия. Численно обнаружены обширные частотные диапазоны существования симметричных и антисимметричных обратных волн первого и второго порядков в пластине X-среза, для которого действуют оба указанных фактора. Для изучения дисперсионного расплывания импульсов обратных сдвиговых волн предложено использовать параболическое уравнение, отвечающее второму приближению в теории дисперсии. Показано, что коэффициент “диффузии” в этом уравнении обращается в нуль на выделенных частотах, что приводит к существенному подавлению дисперсионных искажений импульсов изучаемых волн.
В области гидро- и аэроакустики
Продолжена обработка экспериментальных данных от импульсных источников взрывного типа с целью выяснения особенности их распространения и регистрации импульсных низкочастотных сигналов в воздухе приемными системами на базе векторных приемников. В качестве источников сигналов использовались выстрелы из наземных артиллерийских орудий, а также разрывы снарядов. Показано, что при разрыве снаряда в воздухе каналами комбинированного приемного модуля регистрируются двойные импульсы, первый из которых соответствует зарождаемой сейсмоакустической волне, а второй — звуковой волне, что усложняет задачу локализации места разрыва снаряда. Дано решение задачи локализации источника с помощью отклоненной подводной течением антенны, рассмотрены методы определения характеристик линейных гидроакустических антенн на трехмерно-неоднородных океанических течениях. Изучены возможности использования различных типов измерительных сигналов при акустических измерениях в концертных залах, продолжено участие в реализации проекта постройки и установки концертного органа в Мурманской филармонии.
|
