Научный совет РАН по акустике

Российские достижения в области акустики 2004 года

(Материалы предоставлены руководителями, научно-техническими, учеными советами НИИ, ректоратами вузов и руководителями профильных кафедр университетов).

Акустическая диагностика сред

Разработана методика нелинейной акустической диагностики зернистых сред, селективно чувствительная к слабым контактам, не диагностируемым известными методами. На основе этой методики оценены параметры функции распределения контактных сил и установлена их сильная локализация в области менее 10-2 от среднего нагружения. Показаны нелинейный характер дилатансии таких сред и анизотропия нелинейной упругости, обусловленная преимущественной ориентацией силовых цепочек в среде; апробирован нелинейно-акустический мониторинг возмущений структуры среды, вызванных ударными импульсами. Предложенная методика может быть использована как в лабораторных исследованиях, так и при создании систем высокочувствительного мониторинга в инженерной сейсмике. (ИПФ РАН)

**

Акустическими методами определены механизмы высокочастотной проводимости в гетероструктурах Si/SiGe в режиме квантового эффекта Холла (в диапазоне частот 30-300 МГц, в интервале температур 1.5-0.57 К, в магнитных полях H=(0-7) Т). Впервые были изучены такие акустоэлектронные эффекты, как: поглощение поверхностной акустической волны (ПАВ) и изменение ее скорости, связанные с взаимодействием ПАВ с 2-мерным дырочным газом. Оказалось, что поглощение и изменение скорости осциллируют в магнитном поле, подобно rxx(H) (осцилляции Шубникова-де-Гааза). (ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН)

**

Теоретически рассмотрено распространение волн Лэмба в композитной поглощающей пластине, состоящей из двух параллельных слоев разных материалов, с трещиной конечной длины, разделяющей эти слои. Показано, что распространение волны Лэмба через область с трещиной может приводить к эффективному параметрическому возбуждению других мод Лэмба в прошедшей волне. В случае, когда коэффициенты акустического поглощения в слоях существенно различны полный коэффициент прохождения волны через область с трещиной может существенно измениться из-за наличия трещины. Данные эффекты могут оказаться полезными для неразрушающего контроля качества композитных пластин. (ИРЭ РАН, Фрязинская часть)

**

Предложены и апробированы экспериментально несколько модификаций новых методов диагностики гранулированных материалов, основанных на использовании нелинейно-акустических взаимодействий. Ключевой особенностью предложенных методов является их селективная чувствительность к наиболее слабым (разгруженным) контактам, что отличает их от известных методик, в которых вклад более сильно нагруженных контактов доминирует (например, в методах, использующих линейное распространение упругих волн, прямые измерения контактных сил, фотоупругие эффекты и т.д.). (ИПФ РАН)

Физическая и нелинейная акустика

Разработаны элементы теории и методические основы активного гашения звуковых полей с использованием интеллектуальных покрытий. Предложен новый метод экспресс-диагностики изделий сложной формы с использованием запорогового эффекта обращения волнового фронта (ОВФ) ультразвуковых волн, а также новый принцип велосиметрии неоднородных сред с применением ОВФ. (НЦВИ РАН)

**

Получено новое нелинейное параболическое уравнение, описывающее распространение широкополосных сигналов в средах с неоднородностями как скалярного (неоднородности скорости звука и плотности среды), так и векторного (вихри, потоки, течения) типов. Развиты алгоритмы и создан комплекс программ для численного моделирования периодических и импульсных акустических полей в неоднородных средах применительно к задачам распространения звукового удара в турбулентной атмосфере, взрывных волн в океане, мощного фокусированного ультразвука и ударных импульсов в биологической ткани. Подобные задачи чрезвычайно сложны для исследования, поэтому получить как аналитические, так и численные результаты даже в рамках упрощенных моделей удается лишь в выделенных случаях. Развитый комплекс алгоритмов позволяет существенно продвинуться в решении широкого круга как фундаментальных, так и прикладных задач, получить количественные оценки для средних характеристик акустического поля и пиковых значений в областях фокусировок (каустик).

Развита теория инерционной нелинейности для гранулированных флюидонасыщенных сред. Предложены новые уравнения, описывающие волны во влажных почвах и донных осадках. Предсказано явление волноводного распространения звука в дне океана, связанное с резонансным возбуждением структуры на определенной глубине. Экспериментальные результаты по диагностике буронабивных свай, полученные при строительстве 3-го транспортного кольца в Москве, использованы для развития теории пластически деформируемых сред. Развита теория релаксации нелинейного параметра, обобщающая подход Мандельштама-Леонтовича для сред с гистерезисом. (Кафедра акустики МГУ)

**

Развиты теоретические основы микроакустической техники, а именно, разработан новый подход к измерению скорости упругих волн и упругих модулей, основанный на использовании в качестве зондирующих сигналов коротких (1-1,5 периода колебаний) импульсов фокусированного высокочастотного (0,5-200 МГц) ультразвука. Теоретически показано и экспериментально подтверждено существование конечного набора форм эхоимпульсов в зависимости от типа отражённой волны и позиции акустического объектива относительно отражающей границы раздела. На основе развитых представлений создана математическая программа позволяющая приводить форму регистрируемых эхо-импульсов к стандартному виду. Показана возможность исключить систематические ошибки при использовании фокусированных импульсов для измерений. Развитый метод был неоднократно опробован для исследования свойств и измерения упругих модулей в малых образцах (фазы высокого давления С60 и С70), низкоразмерных системах (полимерных композитных пленках) и др. (ИБХФ РАН)

**

Предсказан и экспериментально обнаружен аномальный резисто-акустический эффект, который является фундаментальным свойством глубокопроникающих поверхностных акустических волн в пьезоэлектрических структурах, содержащих проводящие слои. Оказалось, что с ростом электрической проводимости слоя скорость волны вначале растет, достигает максимума и затем спадает. Эффект проявляется, если глубина проникновения волны превышает некоторое критическое значение, величина которого обратно пропорциональна коэффициенту электромеханической связи волны. Указанный эффект чрезвычайно чувствителен к состоянию поверхности пьезокристалла, и его необходимо учитывать при расчете параметров пьезоэлектрических устройств. (Саратовское отделение ИРЭ РАН)

Акустическая океанография, гидроакустика

Проведены эксперименты по использованию высокочастотного (до 10 кГц) векторного приемника (ВП) звука, размещенного в мелком водоеме, для регистрации предвестников землетрясений. Показано, что направление переноса энергии импульсными сигналами предвестников хорошо согласуется с пеленгом на последующие землетрясения. Началось внедрение векторных приемников в прикладные работы по метрологическому обеспечению измерения шумности морских объектов в условиях морских полигонов. Продолжена обработка результатов натурных данных и математическое моделирование с целью выявления потенциальных возможностей приемных систем на базе ВП в плане регистрации сигналов от детерминированных источников малых уровней, применительно к реальным акваториям. Показана возможность градуировки звукоприемников на воздухе в "неприспособленном" помещении в ближнем поле с погрешностью определения его чувствительности не более +/- 1,5 дБ. Проведены эксперименты по использованию высокочастотного (до 10 кГц) ВП, размещенного в мелком водоеме, для регистрации предвестников землетрясений. Показано, что направление переноса энергии импульсными сигналами предвестников хорошо согласуется с пеленгом на последующие землетрясения. Началось внедрение векторных приемников в прикладные работы по метрологическому обеспечению измерения шумности морских объектов в условиях морских полигонов (Кафедра акустики МГУ совместно с ИКИР ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский).

**

Предложен метод определения модового состава акустического поля, распространяющегося в мелком море. В отличие от известных методов предлагаемый метод позволяет учесть внутримодовую дисперсию, что существенно сокращает расстояние, на котором можно осуществить разделение мод по времени их прихода в точку приема. Эта особенность метода очень важна в силу большого затухания волн при их распространении в мелком море. Метод успешно применен для определения модового состава и направленности отдельных мод в натурном опыте, поставленном в Баренцевом море в 2003 году. (ИПФ РАН)

**

Выполнены исследования по дальнему распространению низкочастотных мало модовых звуковых импульсов в мелководных районах Баренцева моря. Показано, что при возбуждении волновода вертикально развитой излучающей антенной общей мощностью порядка 1 кВт при длинах трасс 150-250 км принятый сигнал превышает уровень шумов моря на 30-50 дБ и сохраняет свою когерентность в пределах длины зондирующего импульса (10с). Полученные результаты подтверждают возможность построения системы импульсной маломодовой томографии Баренцева моря. (ИПФ РАН)

**

Выполнены исследования морфоструктуры Срединно-Атлантического хребта (САХ), важные для геоакустики океана и практической океанологии. В зоне распространения гидротермальных месторождений полезных ископаемых выявлена беспрецедентная тектонизация земной коры и литосферы, сопряженная с глубокими трещинами дна океана, вызванными нормальными сбросами. По этой причине структурно-геоморфологическая позиция сегмента САХ между 13° с.ш. и 37° с.ш. оценивается как наиболее благоприятная для формирования и локализации гидротермальных отложений. (АКИН)

**

Проведено теоретическое и экспериментальное исследование рассеяния на ветровом волнении звука, распространяющегося в условиях мелкого моря. Полученные выражения позволяют с высокой точностью предсказать амплитуды модуляций гармонического акустического сигнала, возбуждаемого сосредоточенным изотропным источником. Экспериментально и теоретически показано, что в диапазоне низких частот, при дистанциях в районе 10 км спектр рассеянного сигнала на частотах ветрового волнения формируют ограниченные области поверхности с размерами порядка размеров первой зоны Френеля относительно источника и центра приемной системы. Угловые координаты областей рассеяния определяются направлением распространения поверхностной волны относительно приемоизлучающей системы и соотношением длин акустической и поверхностных волн. Выполненные авторами исследования могут служить основой дистанционной акустической диагностики характеристик поверхностного волнения.

Для определения вертикальной структуры звукового поля в океане предложен расчет координат лучей вдоль вертикали и проекций их волновых чисел на вертикаль как функций угла выхода лучей из источника. Эти функции позволяют определить все характеристики акустического поля. Показано, что лучевой хаос, возникающий при расчете вертикальной структуры на больших расстояниях от источника, может быть вызван произвольным выбором числа рассчитываемых лучей и их углов выхода без учета дискретного задания одной из переменных при численном счете. (ИПФ РАН)

Геоакустика

Экспериментально установлены закономерности проявления акустической эмиссии (АЭ) в образцах угля при различных режимах и на отдельных стадиях деформирования, а также на границах переходов между указанными стадиями. Выявлена взаимосвязь информативных параметров АЭ с физико-механическими, структурными свойствами и напряженно-деформированным состоянием угля. Установлены прогностические акустоэмиссионные признаки приближения дилатансии и разрушения угля. Полученные экспериментальные результаты создают предпосылки для идентификации по аномалиям информативных параметров АЭ режимов, стадий и границ переходов между стадиями, а также оценки физико-механических свойств угля в процессе его деформирования и разрушения. Указанные результаты могут быть использованы в практике контроля и прогноза напряженно-деформированного состояния угольных пластов и динамических явлений в углеродном массиве. (Московский государственный горный университет)

**

На двух скважинах Самотлорского месторождения (на глубине около 1700 м при базе 360 м) проведен эксперимент по наблюдению влияния лунно-солнечного прилива на амплитудную и фазовую модуляцию сейсмоакустической волны, распространяющейся в массиве горной породы - нефтегазонасыщенном песчанике. Объяснение эффектов модуляции связывается с проявлением диссипативной и реактивной нелинейности песчаника, приводящей к изменениям скорости и затухания волны под действием приливной деформации. Из сравнения экспериментальных результатов с расчетом получены оценки для квадратичных параметров реактивной (105) и диссипативной (4·106) нелинейностей песчаника, залегающего на трассе распространения волны. Наблюдение за динамикой параметров нелинейности горных пород может быть использовано для мониторинга сейсмоопасных районов. (ИПФ РАН)

**

Исследовано новое явление - медленная динамика гранулированных сред, заключающееся в том, что уровень и фаза акустического сигнала, распространяющегося в гранулированной среде, существенно флуктуируют, что свидетельствует о случайном изменении упругих свойств среды. Зависимость амплитуды гармонических составляющих в спектре отклика отдельной гранулы от уровня возбуждаемого сигнала оказывается не монотонной и также сильно меняется во времени. Наиболее интенсивными оказываются флуктуации субгармонической составляющей распространяющегося сигнала. Получены спектры флуктуаций интенсивности гармонических составляющих отклика в диапазоне частот 10-4-10-1 Гц. (АКИН)

**

Разработана теоретическая модель лазерного возбуждения упругих импульсов продольных, поперечных и поверхностных волн в геоматериалах, учитывающая реальные значения коэффициента поглощения света в них. Теоретически и экспериментально обоснованы методы управления параметрами указанных импульсов.

Разработана уникальная лазерная установка "ГЕОСКАН-02М" ультразвуковой широкополосной спектроскопии, позволяющая оценивать размеры структурных неоднородностей, акустические и физико-механические свойства геоматериалов на образцах малых размеров. (Московский государственный горный университет совместно с лабораторией нелинейной лазерной акустики Международного лазерного центра МГУ)

Излучение и прием звука

В процессе изготовления медицинского ультразвукового томографа выполнены конструкторские разработки новой антенной решетки томографа и нового аналого-цифрового блока с расширенной разрядной сеткой. Впервые получены результаты численного моделирования решения обратной трехмерной монохроматической задачи рассеяния функционально-аналитическими методами. Выполнены эксперименты по активно-пассивной термотомографии, которые являются иллюстративным подтверждением основных теоретических положений, полученных ранее. Кроме того, начато исследование нового режима анизотропной подсветки. (Кафедра акустики МГУ)

**

Разработан, изготовлен и испытан мощный низкочастотный пьезокерамический гидроакустический излучатель с рабочим диапазоном частот 500 - 900 Гц, с уровнем излучения 20 кПа*м (4 кВт) и коэффициентом полезного действия 90%. Излучатель имеет относительно малые размеры, отличается простотой изготовления и обслуживания и низкой стоимостью. Излучатель можно использовать в натурных экспериментах при решении фундаментальных научных и прикладных задач в области гидрофизики и сейсмики. (ИПФ РАН)

**

С целью повышения эффективности гидроакустического наблюдения создан и испытан макет протяженной бортовой антенны, представляющий собой шланговую конструкцию, состоящую из комбинированных приемников. Каждый из приемников содержит приемник давления и два ортогонально ориентированных приемника колебательной скорости, проведены экспериментальные исследования макета при его нахождении в условиях преобладающей структурной помехи, экспериментально показана возможность получения выигрыша в отношении сигнал/помеха на выходе тракта обработки макета антенны, состоящей из комбинированных векторно-фазовых приемников, по сравнению с аналогичной обработкой на такой же антенне, состоящей только из приемников давления, для одиночного комбинированного приемника и для антенны в целом. Получены численные значения выигрыша в отношении сигнал/помеха, достигающие 15 дБ при использовании адаптивной весовой обработки на макете антенны, по сравнению с традиционной ("квадратор-интегратор") антенной тех же размеров, состоящей из приемников давления. Область применения результатов - создание бортовых протяженных и широкоапертурных антенн с повышенной помехоустойчивостью к структурной составляющей поля помех. (ЦНИИ "Морфизприбор")

Акустические материалы и технологии

Введено в действие самое современное в России экологически чистое резинотехническое производство - линия для отработки технологии и выпуска средств акустической защиты подводных лодок и надводных кораблей. Ввод в действие производства позволил завершить создание в Институте замкнутого цикла разработки гидроакустических покрытий, начиная от их проектной проработки, лабораторных исследований материалов, изготовления и экспериментальной проверки макетных образцов и заканчивая выпуском готовых изделий. Линия позволяет выпускать изделия, как небольшими партиями, так и сериями. (ЦНИИ им.акад. А. Н. Крылова)

**

Проведено теоретическое и экспериментальное исследование ориентационного поведения нематических жидких кристаллов (НЖК) при распространении в них ультразвуковых волн. Учтены релаксационные явления в кристаллах: изменение вязкости жидких кристаллов при сжатии анизотропной среды и анизотропия комплексного динамического модуля упругости. Был апробирован новый подход к анализу указанного эффекта эффекта в НЖК, базирующийся на представлениях неравновесной термодинамики и статистической гидродинамики НЖК. Полученные численные оценки для классического НЖК показали, что стационарные нелинейные потоки вносят приблизительно одинаковый вклад в переориентацию директора НЖК.Экспериментально изменение ориентационного состояния НЖК в ультразвуковом поле наблюдали в отраженном свете с помощью системы, собранной на поляризационном микроскопе. При этом измерялись уровни воздействия УЗ, отвечающие регистрации оптического просветления слоев НЖК. Полученные экспериментальные данные коррелируют с предсказаниями теории. Таким образом, получено описание ориентационного поведения НЖК в слое с гомеотропной микроструктурой в условиях ультразвукового воздействия, чего до сих пор сделать не удавалось. (АКИН совместно с Самарским ГУ)

Обработка акустических сигналов, локализация источников звука, томография

Впервые выполнены теоретические исследования и математическое моделирование нелинейных АО процессов при обработке многочастотных (широкополосных) входных сигналов, в результате которых установлена структура интермодуляционных искажений дифракционного спектра первого порядка и обоснована возможность их компенсации на базе введения динамических предискажений. Показано что данный подход может быть реализован для всех известных режимов АО взаимодействия (случаи "тонкой" и "толстой" решеток, а также в промежуточном режиме дифракции). Проведены детальные экспериментальные исследования, показавшие как адекватность развитых представлений о процессах в акустооптических устройствах, так и подтвердивших возможности существенного улучшения важнейших параметров рассматриваемых устройств. (ИРЭ РАН, Фрязинская часть)

**

Создан комплекс для измерения и контроля параметров гидроакустического поля малошумных объектов на ходовых режимах - ИКХ СИ ГАП "Нева-ИПФ". Его основой является горизонтальная многоэлементная приемная система с неэквидистантным распределением гидрофонов на апертуре и когерентной обработкой сигналов для фокусировки на объект измерения. Приемная система состоит из набора цифровых гидрофонов разработки ИПФ РАН с цифровой передачей данных от каждого гидрофона на судно обеспечения в реальном масштабе времени. Впервые в отечественной практике разработана такая измерительная гидроакустическая многоэлементная система, работающая в диапазоне до 10 кГц.

Разработан и аттестован генератор цифровых тестовых сигналов (ГЦТС), представляющий собой компьютерную программу, предназначенный для проведения метрологической аттестации программ компьютерной обработки сигналов, реализующих методы измерений параметров гидроакустических полей (ГАП) кораблей с использованием линейной гидроакустической антенной решетки. (ИПФ РАН)

**

Обоснован новый принцип построения сверхскоростного многопользовательского "беспроводного заменителя кабеля" с пропускной способностью 100 Мбит/с - 1 Гбит/с на базе корреляционного сигнального процессора на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Предварительные оценки показали, что уникальные свойства ПАВ (SAW) могут использоваться для разработки нового типа радиоинтерфейса SAW-WCDMA-OFDM, сочетающего в себе достоинства методов Ортогонального мультиплексирования с частотным разделением (OFDM) и Широкополосного множественного доступа с кодовым разделением (WCDMA). Новый подход, по оценкам, может обеспечить реализацию требований предоставления беспроводных мультимедийных услуг в системах четвертого поколения. Ожидаемая пропускная способность радиоинтерфейса SAW-WCDMA-OFDM может превысить современный рекорд, достигнутый на базе технологии MIMO-OFDM в стандарте IEEE Std 802.11a, более чем в 7 раз. (ИРЭ РАН, Фрязинская часть)

**

Разработаны алгоритмы для оценки картины кровоснабжения и оценки скорости кровотока корреляционными методами на относительно низких частотах (~1,5МГц), за счет чего увеличивается доступная глубина проникновения ультразвука в исследуемую биоткань. Предложен и апробирован ряд алгоритмов классификации реальных акустомикроскопических изображений биологических тканей, а также технических и композитных структур. Проведены модельные исследования возможностей широкополосных систем томографирования нелинейного параметра. (Кафедра акустики МГУ)

Акустика твердого тела

Исследованы особенности распространения звука в новых материалах акустоооптического назначения (парателлурит (TeO2), каломель (Hg2Cl2), бромид ртути (Hg2Br2), йодат ртути (Hg2I2) и др.). В таких материалах могут распространяться упругие волны с очень низким значением фазовой скорости. Обнаружено, что столь малые значения фазовой скорости упругих волн наблюдаются в кристаллах только вдоль отдельных направлений, причем небольшое изменение направления распространения волны в этих средах сопровождается резким возрастанием фазовой скорости. Это означает, что упругие волны в новых материалах распространяются с большими углами между фазовой и групповой скоростью. Анализ показывает, что угол акустического "сноса" между потоками энергии и волновым вектором звука может достигать величины 70° и более. Такая закономерность распространения упругих волн в твердом теле является весьма необычной и мало изученной. Было исследовано отражение волн от свободной и плоской границы, разделяющей кристаллы и вакуум, в случаях скользящего и наклонного падения акустической волны на границу. Анализ показал, что от границы раздела отражаются две волны ультразвука. Поток энергии одной из отраженных волн направлен приблизительно навстречу потоку энергии исходной волны, при этом два потока разделены в пространстве углом, не превышающим несколько градусов. Найдено, что относительная интенсивность необыкновенно отраженной волны может быть близка к единице в большом диапазоне углов падения. Проведенные в рамках данной темы исследования позволили предсказать существование в кристаллах новых акустических и акустооптических эффектов (Кафедра физики колебаний МГУ).

**

Теоретически и экспериментально исследована возможность формирования эффективной двухлучевой диаграммы направленности при брэгговской акустооптической дифракции. Впервые показано, что увеличение эффективности двух дифракционных лучей первого порядка от двухчастотного сигнала возможно при подаче на вход дополнительных спектральных составляющих, амплитуды и фазы которых связаны с соответствующими комбинационными сигналами третьего и более высоких нечетных порядков. Подмешивание дополнительных (корректирующих) сигналов осуществлено в рамках оригинальной радиотехнической системы полиномиальной нелинейной коррекции управляющего сигнала. Проведено экспериментальное исследование брэгговской дифракции на корректированном сигнале в высокоэффективном модуляторе из парателлурита (ТеО2). Получено удовлетворительное согласие с теорией и достигнуты перспективные для практики результаты. В частности, совокупная максимальная эффективность дифракции в 2 основных луча повышена с 68% до 79%. (ИРЭ РАН, Фрязинская часть)

**

Оригинальным методом составного акустического резонатора, измерены коэффициенты поглощения акустических волн в основных кристаллографических направлениях перспективного акустического материала - лангатата. Частотные зависимости коэффициента поглощения лангатата качественно соответствуют выводам теории Ахиезера для рассеяния акустических волн на тепловых фононах. Исходя из этих данных, впервые найден полный набор компонент тензора вязкости для монокристаллов лангатата. Приведенные в работе значения позволяют оценить величину добротности акустических СВЧ резонаторов на основе произвольных кристаллических срезов лангатата. Достигнутые значения добротности в СВЧ диапазоне вдвое превышают величину добротности резонаторов на основе кристаллов кварца. (ИРЭ РАН, ИК РАН, СПбГУАП)

**

В поликристаллических металлах экспериментально исследованы два механизма структурной нелинейности: контактная и гистерезисная акустическая нелинейности. Обнаружено, что для продольных волн основной вклад в акустическую нелинейность дает контактная нелинейность, в то время как для сдвиговых волн - гистерезисная нелинейность. Установлена связь величины контактной нелинейности с внутренней структурой металла. Дано качественное объяснение полученных результатов. Введен в эксплуатацию лазерный сканирующий виброметр PSV-300. (Кафедра акустики МГУ)

**

Экспериментально и теоретически исследованы и определены механизмы воздействия поверхностной акустической волны (ПАВ) на электронные и оптические свойства InGaAsP/InP лазерных гетероструктур. впервые выращены эпитаксиальные InGaAsP/InP лазерные гетероструктуры специальной конфигурации, на подложках, обеспечивающих возбуждение поверхностных акустических волн (ПАВ). Создана оптимальная методика и осуществлено возбуждение ПАВ с частотой 5 - 10 MHz в исследуемых гетероструктурах. (ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН)

**

Обнаружен новый, 10-ый по счету, тип акустических волн, существующих в твердых телах как собственное решение граничной задачи. Этот тип волн принадлежит к семейству нормальных мод колебаний тонких пьезоэлектрических пластин со свободными границами. Он существует в пределах строго определенных зон "разрешенных" значений толщин пластины H/l (H-толщина, l-длина волны), разделенных зонами "запрещенными" значений H/l, ответственных за обычные нормальные моды. Скорость распространения и упругая поляризация новых нормальных мод близки к таковым для объемной волны продольной поляризации, распространяющейся в том же направлении неограниченного пьезокристалла. Однако, равенство скоростей является необходимым, но не достаточным условием существования новой волны. (ИРЭ РАН)

Ультразвук в медицине

Проведено научно-теоретическое обоснование акустомикроскопических методов морфо-механического анализа биологических тканей и их искусственных заменителей. Показано, что методы акустической микроскопии позволяют с достаточно высоким разрешением проводить микроанатомические исследования эмбриональных тканей и объектов, характеризующихся высокой гидратацией и малыми различиями локальной плотности. Использование разработанных методов позволило впервые неинвазивным методом получить ряд уникальных изображений внутренних органов эмбрионов. (ИБХФ РАН)

**

Разработаны новые специализированные акустомикроскопические методы для неразрушающих исследований микроструктуры и физико-механических свойств современных пломбировочных цементов. Установлена закономерность взаимосвязи их акустических и механических характеристик. Проведено теоретическое обоснование и экспериментальная апробация получения визуальных изображений микроструктуры твердых тканей зубов млекопитающих в норме, при некоторых видах патологии и при лечении с использованием современных пломбировочных цементов. (ИБХФ РАН)

**

Развита теоретическая модель для расчета напряжений, возникающих в почечном камне при падении на него ударной волны. Модель основана на линейных уравнениях динамики твердого тела с учетом сдвиговой упругости материала камня. Проведены численные расчеты максимальных растягивающих и сдвиговых напряжений, выявлена их связь с продольными и поперечными волнами. Открыт новый механизм нагружения камня сдвиговыми волнами, по своей эффективности намного превышающий известный ранее механизм откола. Наряду с численными расчетами, проведены эксперименты по разрушению камней, подтверждающие правильность теоретической модели.

**

Развит дистанционный ультразвуковой метод контроля состояния биологической ткани в локальной области вблизи расположения фокуса приемника. Метод основан на использовании в качестве источников зондирующего сигнала и приемников фокусирующих преобразователей в полосе частот (0,5-3,5 МГц) с высокой добротностью и кратными значениями резонансных частот. Конструктивной основой устройства, реализующего метод является координатное устройство, позволяющее произвольным образом и с высокой точностью ориентировать в пространстве фокальные области трех преобразователей: активного и двух измерительных. Контролируемый шаг перемещения головок координатного устройства по каждой из осей 0,1 мм, что при выбранном диапазоне частот в среднем на порядок меньше длины УЗ волны в образце. Для калибровки устройства использован гель-фантом - высокодисперсный оптически непрозрачный материал (буровой раствор), который по своим вязкоупругим параметрам не только может служить моделью мягких биологических тканей, но представляет и самостоятельный практический интерес, как представитель класса тиксотропных сред искусственного и природного происхождения (АКИН).