Akustičeskij žurnal

Рассматривается распространение изгибных волн в пластине, лежащей на двухпараметрическом упругом основании. В отличие от классической модели Кирхгофа, используемая здесь для исследования математическая модель учитывает не только кинетическую и потенциальную энергии изгибных колебаний, но и кинетическую энергию, обусловленную инерцией вращения элементов пластины при изгибе. Проводится анализ дисперсионного уравнения, фазовой скорости, скорости переноса энергии и энергетических характеристик волн, распространяющихся в пластине, в зависимости от соотношения коэффициентов, определяющих жесткости упругого основания на сдвиг и сжатие. Найдены условия, при которых возможно существование в пластине волн, фазовая и групповая скорости которых имеют противоположные направления (часто называемых “обратными” волнами). Показано, что такие волны существенно изменяют характер поведения потока энергии. Кроме того, найдены соотношения, связывающие кинематические и средние значения энергетических характеристик волн.

Исследован класс антисимметричных решений волновых уравнений Лэмба, имеющих нулевые деформации и напряжения на поверхности, так называемых внутренних волн Лэмба. Найдено два типа таких решений: первый соответствует фазовой скорости Ламе, второй – с фазовыми скоростями, превышающими скорость волны расширения в безграничной среде. Доказано, что внутренние волны с одной и той же фазовой скоростью образуют ряды, при этом частоты членов одного ряда кратны частоте первого члена ряда. Это же справедливо и для волновых чисел. Представлены профили деформированных пластин и распределения максимальных значений растяжения и сдвига.

Приведены результаты исследования отражения интенсивного акустического пучка от ступенчатых структур. Рассмотрен случай больших чисел Рейнольдса, когда в падающем пучке сформировался пилообразный профиль волны, а препятствие в виде ступеньки располагалось нормально к акустической оси и находилось за координатой разрыва. При отражении от препятствия падающий на него акустический пучок расщепляется на две части, между которыми существует разность хода, задаваемая самой ступенчатой структурой. В эксперименте уделялось внимание препятствиям, создающим при отражении разность хода между двумя частями пучка, равную 0, λ/3, λ/2, λ и некоторым другим значениям. С помощью широкополосного мембранного гидрофона регистрировалась форма профиля нелинейных волн падающего и отраженного акустических пучков в произвольной пространственной точке. Это позволило проанализировать эволюцию формы пучка по мере удаления от препятствия, а также исследовать его поперечную структуру. Показан эффект удвоения характерной частоты сигнала при отражении акустического пучка от ступенчатой структуры, создающей между двумя частями отраженного пучка разность хода λ/2. Показано, что динамика нелинейных эффектов в интенсивных пучках, отраженных от ступенчатых структур, имеет сходство с трансформацией профиля акустических волн, образованных двухчастотными сигналами накачки.

Моделируется рассеяние плоской звуковой волны на сферической границе раздела двух жидких или газообразных сред. Принимается во внимание влияние теплопроводности и вязкости; при этом используются результаты классической работы Г. Кирхгофа о распространении звука в вязкой и теплопроводящей среде. Сферическая поверхность может иметь любой волновой размер. Полученные результаты сравниваются с полем, рассеянным на твердой сфере, являющейся идеальным проводником тепла.

Показано, что ультразвуковое воздействие на нефтяные дисперсные системы приводит к значительному снижению их вязкоупругих свойств. Экспериментально определены режимные параметры ультразвукового воздействия на высоковязкую нефть с целью снижения ее эффективной вязкости и температуры застывания. Результаты опытно-промышленных испытаний разработанного ультразвукового модуля свидетельствуют, что воздействие на высоковязкую нефть в проточном режиме позволяет существенно модернизировать существующую технологию транспортировки высоковязкой нефти.

В контексте проблемы слухового анализа сложной сцены исследованы акустические характеристики русской речи в условиях шума многоголосия и проявления эффекта Ломбарда. Сравнивали спектры ударных гласных звуков [a], [u], [i] в словах, произнесенных шестью женщинами в тишине и на фоне диотически предъявляемого речеподобного шума уровня 60 дБ, имитирующего многоголосие. В шуме, по сравнению с тишиной, получили повышение частоты основного тона голоса (F₀) и первой форманты (F₁) для всех выделенных гласных. Общей закономерности в изменениях второй форманты (F₂) обнаружено не было. При произнесении гласного звука [i] в шуме F₂ понижалась у всех дикторов, при произнесении гласных звуков [u] и [а] она могла как понижаться, так и повышаться. Таким образом, в основном характер выявленных изменений спектральных характеристик гласных звуков русской речи в шуме соответствовал особенностям ломбардной речи для ряда европейских и азиатских языков. При этом впервые была показана обратно пропорциональная зависимость между F₀ диктора в тишине и ее изменениями в шуме: чем выше F₀ в тишине, тем меньше ее увеличение на фоне шума. Выявленные спектральные изменения отражают процессы адаптивной коррекции артикуляции, направленные на выделение голоса диктора и повышение разборчивости его речи на фоне речеподобного шума.

Техника лазерной доплеровской виброметрии активно применяется при выполнении экспериментальных исследований из-за бесконтактного принципа измерений. При использовании неподвижного лазера для измерений вибраций вращающихся тел и преобразования Фурье для обработки результатов таких измерений возникает проблема, связанная с понижением частотного разрешения спектров при увеличении частоты вращения тела. В результате при достаточно высоких скоростях вращения могут перестать разрешаться близко расположенные дискретные составляющие. В данной работе предложен способ решения такой проблемы, основанный на методе наименьших квадратов. Работоспособность такого метода обработки продемонстрирована на экспериментальных данных.

Рассмотрен принцип работы адаптивных систем активного гашения акустического широкополосного излучения. Приведено описание алгоритма работы данных систем, функционирующих при изменениях характеристик среды, акустических или электрических параметров их элементов. Предложена модификация данного алгоритма, позволяющая увеличить эффективность работы системы и уменьшить уровень остаточных шумов излучения при калибровке системы. Приведены результаты проверки модифицированного алгоритма на имитационной модели системы активного гашения.

Создан и исследован усовершенствованный импульсный корреляционный расходомер газа с накладными датчиками для измерения течений газа в трубах. Работа подобных устройств основана на измерении скорости движения вихрей в турбулентном потоке. Обсуждаются проблемы выделения слабого полезного сигнала, прошедшего через газ, на фоне помех от сигналов, распространяющихся по стенке трубы. Предложена схема корреляционного расходомера с импульсным зондированием и возможностью автоматического поиска полезного сигнала на фоне помех. Продемонстрирована работа расходомера на фоне вибраций стенки трубы и на фоне капель жидкости, находящихся в потоке.

Обсуждаются кривые равной громкости звуков разных частот и частотные характеристики слуха. Показано, что кривые равной громкости не описывают частотную характеристику слуха и применимы только к тональным сигналам. Частотная характеристика слуха является адаптивной к спектру звука. Для музыки формируется широкополосная частотная характеристика, для речи используется частотная характеристика с подавлением низких частот.