Научный совет РАН по акустике

Достижения 2007 года российских научных
и образовательных организаций
в области акустики

(по материалам, представленным руководителями организаций, кафедр, а также по материалам, представленным членами Совета).

ИФТТ РАН

Методом обратного крутильного маятника на частотах 15-45 Hz изучено влияние температуры на модуль сдвига и затухание звука в субмикрокристаллической меди (d~200 nm), полученной методом равноканального углового (РКУ) прессования. Исследован происходящий при температурах выше 350 K процесс необратимой релаксации эффекта "аномального" понижения упругих свойств, проявляющегося после РКУ деформации. На основе данных о поведении модуля сдвига при различных скоростях нагрева впервые получены оценки энергии активации (E = 1.05 eV) и частоты попыток (~1010 s-1) процесса необратимой релаксации. Показано, что на низких частотах общее понижение упругих характеристик состоит из двух вкладов: основного температурно-независимого и температурно-зависимого, сопровождающегося дополнительным затуханием релаксационного типа, обратимого до температур около 350 K. Получены оценки спектра энергий активации этого обратимого релаксационного процесса. Проведен анализ возможных механизмов, ответственных за аномальное поведение упругих характеристик в материалах, подвергнутых РКУ-обработке.

Институт физики атмосферы им. А.М.Обухова РАН

Разработан многочастотный доплеровский акустический локатор - содар ЛАТАН-3, предназначенный для дистанционного, с поверхности Земли, мониторинга профиля скорости и направления ветра, а также высоты границ приземных и приподнятых инверсий в нижней тропосфере (в слое от 30 м до 300-600 м). Данные о скорости ветра и высоте инверсий необходимы для количественной оценки потенциала загрязнения воздушного бассейна.

Содар ЛАТАН 3 успешно прошел натурные испытания путем сравнения результатов его измерений с традиционными контактными измерениями. Повышенная помехоустойчивость содара допускает его эксплуатацию в городских условиях, где невозможно проводить регулярные контактные измерения метеорологических параметров в указанном слое.

В ИФА РАН изготовлено 5 экспериментальных образцов содара ЛАТАН-3, которые используются для научных исследований и регулярного мониторинга. Такими содарами оборудовано два стационарных наблюдательных пункта, один в центре Москвы, второй (в сотрудничестве с физическим факультетом МГУ) - в юго-западном районе столицы. С лета 2005 года в обоих пунктах проводятся непрерывные круглосуточные содарные измерения.

Получена статистика высотной изменчивости модуля скорости ветра и розы ветров в воздушном бассейне Москвы в разные сезоны и в разное время суток, а также статистика частоты образования, высоты и длительности низкоуровневых и приподнятых инверсий. Исследован суточный и сезонный ход дисперсии вертикальной составляющей скорости ветра, которая обеспечивает самоочищение приземного слоя от транспортных выбросов. (Совместно с физическим факультетом МГУ).

Научный центр волновых исследований,
Институт общей физики им. А.М.Прохорова РАН

Теоретически предсказан и экспериментально обнаружен эффект запороговой параметрической генерации трехфононных связанных возбуждений в магнетике. Особенностью эффекта является развитие сингулярности акустического поля за конечное время электромагнитной накачки. Усиление стабилизируется внутренними нелинейными процессами в системе связанных магнитоупругих волн. Эффект может служить основой принципиально нового метода формирования мощных управляемых импульсных ультразвуковых пучков.

**

С помощью численного моделирования исследованы особенности дальней поверхностной реверберации в присутствии развитого поверхностного волнения и при использовании вертикальных излучающих антенн, фокусирующих акустическое поле на различных глубинах. Для фокусировки поля применялось обращение волнового фронта акустических волн. Показано, что при умеренной силе ветра оказывается возможным существенным образом подавить дальнюю поверхностную реверберацию, фокусируя звуковое поле на большой глубине.

**

Разработан новый метод мониторинга восстановления двумерных океанических неоднородностей, основанный на информации о частотных смещениях пространственной интерференционной структуры звукового поля. Основными достоинствами метода являются снятие ограничений на разрешение мод и выполнения условий адиабатического приближения, а также простота математического алгоритма. Проанализирована чувствительность предложенного метода. Получена оценка для минимально регистрируемых колебаний слоев жидкости, обусловленных фоновыми внутренними волнами. В рамках компьютерного моделирования выполнено модельное восстановление пространственного спектра изотропного поля фоновых внутренних волн. Получено хорошее согласие между модельным и восстановленным спектрами.

ИПФ РАН

Разработан алгоритм определения характеристик вторичного гидроакустического поля упругих тел с внутренними связями на основе метода конечных элементов. Численная схема, построенная на основе модели сложного инженерного объекта, позволяет восстановить ближнее рассеянное поле, изучить его структуру и вычислить характеристики, определяющие силу цели. Проанализированы возможности влияния характеристик внешних и внутренних конструкций объекта на диаграмму направленности и величину вторичного поля при акустическом проектировании. Выполнено сравнение численных результатов с физическими экспериментами.

**

Показана возможность реконструкции простейшей структуры донного грунта в зоне мелкого океанского шельфа путем анализа и обработки гидроакустических данных, регистрируемых приемными гидрофонами при сейсмическом профилировании дна. В основе анализа лежит численное моделирование низкочастотного сейсмоакустического поля, генерируемого одиночным гидроакустическим источником и излучающей антенной горизонтальной ориентации. При исследовании использован метод горизонтальных и вертикальных волновых годографов, характеризующих гидроакустическое поле. На плоскости годографов найдены устойчивые информативные признаки, связанные с глубиной залегания границ раздела и со скоростью продольных волн в донных слоях, ближайших к водной среде. Применение горизонтальных излучающих антенн позволяет увеличить глубину зондирования и повысить точность решения обратной задачи по сравнению со случаем одиночного источника.

**

Предложен новый метод обработки сигналов, регистрируемых вертикальной приемной антенной в глубоком море на дистанциях порядка тысячи километров. Он позволяет существенно расширить возможности измерения задержек звуковых импульсов, вызванных крупномасштабными неоднородностями температурного поля (например, неоднородностями, обусловленными синоптическими вихрями). Идея метода основана на том, что даже в условиях развитого лучевого хаоса приходы лучей в плоскости "время-глубина" локализованы в устойчивых компактных областях, совокупность которых образует ломаную линию. В присутствии крупномасштабных неоднородностей каждый сегмент ломаной сдвигается почти как целое, мало изменяя свою форму. Этот факт используется в качестве априорной информации, позволяющей настраивать антенну на прием отдельных сегментов и отслеживать их смещения во времени. В отличие от методов, применяемых в традиционных схемах акустического мониторинга температурных полей океана и базирующихся на разрешении импульсов, приходящих вдоль отдельных лучей, предлагаемый подход позволяет отслеживать смещения времен прихода сигналов, распространяющихся не только под крутыми, но и под относительно пологими углами скольжения. Это заметно увеличивает объем данных, которые могут быть использованы в качестве входных параметров при решении обратных задач.

**

Получено точное решение уравнения, описывающего распространение однополярных импульсов деформации в среде с квадратичной гистерезисной нелинейностью, характерной для различных горных пород и поликристаллических металлов, и линейной диссипацией. Показано, что, в отличие от среды с упругой квадратичной нелинейностью и линейной диссипацией, описываемой уравнением Бюргерса, где форма импульса - гладкая, в среде с гистерезисной нелинейностью профиль импульса в его вершине содержит разрыв производной.

**

На основе анализа данных выполненных экспериментов по нелинейно-модуляционным взаимодействиям акустических волн в образцах с трещинами выявлены каскадные модуляционные эффекты, интенсивность которых сравнима с уровнем обычного модуляционно взаимодействия первого порядка. Предложена физическая интерпретация и выполнено численное моделирование, поясняющие причины такого повышенного уровня каскадных эффектов в образцах, содержащих "мягкие" дефекты (типа контактов и трещин), в то время как в случае обычной решеточной (атомарной) нелинейности однородных твердых тел эффективность подобных каскадных взаимодействий пренебрежимо мала. Для материала с повреждениями показано, что в случае, когда умеренное (например, в 2-3 раза) возрастание уровня обычных модуляционных эффектов первого порядка оказывается еще недостаточным, чтобы однозначно связать его с появлением дефектов, те же самые дефекты могут увеличить эффективность каскадных нелинейных эффектов на порядки (до уровня, сравнимого с эффектами первого порядка). Это различие может служить важным дополнительным диагностическим признаком в задачах неразрушающего контроля.

**

Экспериментально показано, что связанная с поверхностным волнением модуляция, возникающая при распространении в мелком море низкочастотного тонального звука, обусловлена в первую очередь брегговской компонентой рассеянного на ветровом волнении звукового сигнала. Построенные на основе этой гипотезы и проверенные на экспериментальных данных простые аналитические выражения, позволяют легко прогнозировать спектр реверберации тонального сигнала исходя из параметров трассы и спектра мощности поверхностного волнения.

**

Впервые в натурных условиях обнаружена медленная, логарифмическая по времени релаксация возмущений модуля сдвига, измеренного по величине скорости волны Рэлея, после ударного воздействия на грунт. Показано, что медленная релаксация связана с метастабильными состояниями гранулированной среды при частичном заполнении жидкостью пространства между зернами. Полученные результаты имеют значение для задач сейсмоакустического исследования структуры природных сред в натурных условиях.

**

Предложен и реализован метод повышения эффективности пассивной локации в мелком море на основе обращения времени. Метод использует численное определение формы обращенного на вертикальной антенне акустического поля без излучения сигналов в среду с использованием упрощенных теоретических моделей волновода и дна. Экспериментальная апробация метода выполнена на данных полученных в акватории Баренцевого моря на дистанциях до 12 км. Фокусировка широкополосного сигнала неизвестной природы дает увеличение отношения сигнала к шуму эквивалентное десятикратному увеличению приемной апертуры. Метод позволяет также контролировать стабильность среды и проверять соответствие параметров трассы распространения звука их теоретической модели.

**

На основе анализа данных наблюдений нелинейно-диссипативных акустических и сейсмических эффектов выявлен и теоретически описан механизм амплитудно-зависимого поглощения, отличающийся от известных. Предложенный механизм специфичен для микронеоднородных сред, содержащих мягкие по сравнению с окружающей средой-матрицей дефекты (микротрещины, контакты и т.п.) Физически он основан на совместном действии линейной диссипации (например, термоупругой или вязкой) и упругой реактивной нелинейности, локализованных на одних и тех же дефектах. В связи с этим изменение параметров линейной релаксации на дефектах за счет их реактивной нелинейности проявляется как амплитудно-зависимое поглощение. Показано, что вклады данного механизма и известной гистерезисной нелинейности могут быть сравнимы, но различаться по частотному поведению. Это необходимо учитывать при интерпретации нелинейных взаимодействий упругих волн, наблюдающихся в лабораторных и натурных условиях (Совместно с Catholic University of Leuven, Бельгия и Universite du Maine, Франция).

**

Развит адаптивный метод формирования акустических полей в случайно-неоднородных океанических волноводах на основе итерационной процедуры совместной оптимизации амплитудно-фазовых распределений вертикальных решеток излучателей и приемников, критерий которой выбирается из условия максимизации характеристик пространственной обработки сигналов в приемной антенне (например, выходного отношения сигнал/шум или коэффициента усиления антенны). В результате адаптации модовый состав сигнального поля, управляемый с помощью излучающей антенны, сходится к некоторому оптимальному, который существенно зависит как от выбранного критерия, так и от условий распространения сигнала и расположения обеих антенн в волноводе. Выполнено численное моделирование предложенных адаптивных алгоритмов для типичных гидрологических условий Баренцева моря в предположении, что основным механизмом ослабления когерентности полезного сигнала на удаленной от источников апертуре является рассеяние звука на развитом ветровом волнении. Показано, что алгоритмы обладают быстрой сходимостью и позволяют добиться существенного повышения выходных характеристик приемной антенны в результате 1-2 итераций.

ИРЭ РАН

Впервые определены область существования и основные характеристики нового типа акустических волн - нормальных пластинчатых мод квазипродольного типа, - теоретически предсказанных и экспериментально обнаруженных Иваном В.Анисимкиным в поворотных YX-срезах кварца в 2003 г.: моды существуют в пределах нескольких "разрешенных" зон по толщине пластины шириной 1 % и одной "разрешенной" зоны по углу поворота (ориентации) пластины шириной 10°. Появление мод в "разрешенных" зонах носит ярко выраженный резонансный характер и требует варьирования трех независимых параметров - толщины пластины, ее кристаллографической ориентации и номера моды. Нормальные моды И.В.Анисимкина - десятый тип акустических волн, существующий в твердых телах.

**

Исследовано распространение акустических волн в упругих структурах, содержащих набор полых цилиндрических каналов (фононный кристалл). Разработан оригинальный метод расчёта дисперсионных кривых в таких структурах - мультипольный метод, который ранее не применялся для изучения акустических волн. Показано, что такие структуры имеют резонансные характеристики и могут быть использованы в качестве акустических волноводов для канализации акустических волн (совместно с университетом Йонзей университет, Сеул, Республика Корея).

**

В рамках проблемы взаимодействия мощных СВЧ-импульсов наносекундной длительности и их воздействия на объекты различной природы теоретически и экспериментальными методами термоакустической диагностики исследовалось воздействие мощных СВЧ-импульсов на тонкие металлические пленки, граничащие с жидкостью. Использовался релятивистский черенковский генератор на основе релятивистского сильноточного ускорителя с длительностью импульса порядка 10 нс, с мощностью до 2 МВт на длине волны 8 мм. Показано, что формирование акустических импульсов при таком воздействии происходило в слоистой структуре "кварц-металлическая пленка-вода, спирт". Предложен и подтвержден механизм двухэтапной термоакустической генерации в системе "тонкая металлическая пленка-жидкость".

**

В керамиках с включением нанодисперсных фрагментов на основе композитов YSZ+Al2O3 экспериментально обнаружена "щель" в спектре тепловых фононов в области гелиевых температур. Показано, что особенности фононного спектра керамик в области qR~1 (q - волновой вектор фонона, R - размер зерна) определяются структурой и упругими свойствами межзеренных границ.

**

Разработан метод измерения линейных перемещений, основанный на анализе разности фаз излученного и принятого непрерывного гармонического акустического сигнала субмиллиметрового диапазона. Получена чувствительность к линейному перемещению около 2 мкм, что на два порядка выше, чем в аналогичных импульсных системах (Фрязинский филиал).

**

Исследовано влияние фаз и амплитуд многочастотного акустического сигнала с эквидистантным спектром (в пределах полосы брэгговского АО взаимодействия) на высокоэффективное формирование многолучевой диаграммы направленности требуемого вида. Показано, что в результате автоматически программируемого синтеза взаимных фаз и амплитуд различных частотных компонент звука, осуществляемого по заданному алгоритму, можно обеспечить существенное снижение интермодуляционных потерь света и достичь предельно высокой совокупной эффективности дифракции. Проведены детальные экспериментальные исследования, в которых достигнуто удовлетворительное согласие теоретических расчетов и экспериментальных данных в широком диапазоне интенсивностей акустических волн (Фрязинский филиал).

**

Обнаружен аномально большой нелинейный положительный сдвиг резонансной частоты двухвходового кварцевого резонатора на поверхностных акустических волнах (ПАВ), работающего в режиме газового датчика. На частоте 390 MHz в атмосфере протекающего газообразного азота, содержащего пары воды, сдвиг резонансной частоты при увеличении интенсивности ПАВ > 15 mW/cm на порядок величины превышает сдвиг, обусловленный известным для кварцевых ПАВ-резонаторов амплитудно-частотным нелинейным эффектом. Показано, что такой аномальный сдвиг не является следствием прямого разогрева звукопровода сравнительно мощной ПАВ, а обусловлен ее влиянием на сорбционные процессы на поверхности резонатора (Фрязинский филиал).

**

Установлено, что oперация оконтуривания изображения посредством акустооптической (АО) брэгговской дифракции возможна в процессе дифракции как в нулевой, так и первый дифракционные порядки. При этом оконтуривание посредством дифракции в нулевой порядок осуществляется при соблюдении строгого брэгговского синхронизма, а в первый порядок - с некоторой расстройкой синхронизма. Технически процесс перестройки операции оконтуривания с одного порядка на другой достигается посредством вращения АО ячейки на небольшой угол вокруг оси, ортогональной плоскости дифракции. Это значительно расширяет возможности использования АО брэгговской дифракции для задач, связанных с распознаванием образов (лаб. 257 Фрязинский филиал ИРЭ РАН).

**

Измерены модули упругости и коэффициенты вязкости нанокомпозитных пленок с различным содержанием наночастиц сульфида кадмия в матрице из полиэтилена высокого давления. Обнаружено, что с ростом концентрации наночастиц плотность пленок увеличивается, продольные модули упругости и вязкости уменьшаются, а поперечные модули упругости и вязкости имеют оптимум при концентрации наночастиц CdS 10%. Полученные результаты показывают возможность разработки материалов с низким акустическим импедансом, которые могут быть использованы для согласования ультразвуковых преобразователей с биологическими тканями, жидкостью и газом (Саратовский филиал).

**

Впервые теоретически исследованы характеристики акустических SH0 волн, распространяющихся в структуре, содержащей пьезоэлектрическую пластину и вязкоупругую нанокомпозитную полимерную пленку, с внедренными в нее наночастицами CdS различной концентрации. Показано, что резонансное затухание исследуемых волн возникает лишь при условии h=nl /4, где h - толщина пленки, l - длина объемной поперечной волны в пленке, n - нечетное число. При любых других значениях h указанная пленка не вносит затухания в исследуемые волны. Этот результат открывает перспективы создания волноведущих структур, содержащих указанные материалы, для разработки различных химических и биологических датчиков (Саратовский филиал).

**

В рамках нового подхода к определению плотности потенциальной энергии акустических волн с точки зрения теоретической механики получены выражения для соответствующего вектора Умова-Пойнтинга, удовлетворяющего закону сохранения энергии. Показано, что в отличие от классического подхода мгновенный поток энергии для плоской акустической волны любого типа не зависит от времени (Саратовский филиал).

**

Рассмотрены эффекты рефракции акустических волн пакетом движущихся доменных стенок сегнетоэлектрического кристалла и щелевой структурой пары пьезоэлектриков в условиях относительного продольного перемещения. Предсказывается возможность резонансного (неограниченно большого) усиления рефрагированных волн при определенной скорости удаления пакета доменных стенок. Установлено наличие дополнительной рефракционной ветви для волн, туннелированных через щель в движущийся пьезокристалл, которая обеспечивает усиление отраженной волны по механизму кинематического обращения волнового фронта туннелированной волны (Ульяновский филиал).

**

Численными расчетами установлено, что проявления слабого относительного движения кристаллов в эффекте туннелирования доступны экспериментальному обнаружению. В этой связи принцип параметрического управления акустическим туннелированием посредством относительного перемещения кристаллов щелевой структуры может быть положен в основу разработки датчиков перемещения (скорости) и систем мониторинга относительных микроперемещений тел (Ульяновский филиал ИРЭ РАН).

МГУ имени М.В.Ломоносова, Физический факультет

Впервые осуществлено численное восстановление модельных трехмерных рассеивателей различной силы и размера на основе монохроматического функционально-аналитического алгоритма Новикова. Выяснено, что помехоустойчивость алгоритма к случайным ошибкам в экспериментальных данных достаточно высока; это важно для практических целей диагностики. Требуемое при этом количество вычислительных операций велико и нуждается в использовании современных ЭВМ высокой производительности.

**

Для целей акустической медицинской термотомографии предложена итерационная процедура, предназначенная для раздельного восстановления локальных значений собственной и фоновой температуры объекта, коэффициента поглощения и скорости ультразвука. В основу положен метод максимального правдоподобия, обеспечивающий несмещенность оценок. Получены результаты численного моделирования термотомографического эксперимента в узкополосном и широкополосном режимах.

**

Предложен метод восстановления картины распределения полного вектора скорости кровотока на основе данных, полученных в схеме томографирования нелинейного параметра. Метод использует определение доплеровского сдвига комбинационной частоты путем спектрального анализа комбинационного сигнала совместно с процедурой селекции движущихся рассеивателей. Получены результаты численного моделирования, и обсуждены возможности практического применения метода. Проведен физический эксперимент, результаты которого находятся в хорошем соответствии с теорией и численной моделью.

**

Исследовано поле в резонаторе, содержащем кубично нелинейную среду. В отличие от квадратичной среды, здесь встречные волны связаны через средние (по периоду) интенсивности. Изучены свободные и вынужденные волны. Построены профили разрывных колебаний, содержащих ударные фронты сжатия и разрежения. Рассчитаны резонансные кривые - зависимости средней интенсивности поля от разности частот колебаний границы и одной из мод резонатора. Проанализирована структура профилей сильно искаженных "вынужденных" волн. Показано, что разрывы формируются лишь в том случае, когда разность между средней интенсивностью и расстройкой принимает определенные отрицательные значения. Разрывы соответствуют скачкам между различными решениями нелинейного интегро-дифференциального уравнения, вырождающегося при малой диссипации в алгебраическое уравнение 3-й степени с неопределенным коэффициентом. Найдена зависимость интенсивности стоячих волн с разрывами от частоты колебаний границы резонатора. Указан эффект насыщения: интенсивность при большой амплитуде колебаний стенки перестает зависеть от нее и не может превысить предельного значения, определяемого нелинейным затуханием на ударных фронтах. Этот максимум достигается при плавном росте частоты выше линейного резонанса. Возникает область гистерезиса и бистабильность, как в сосредоточенных системах при нелинейном резонансе.

**

Предложена теоретическая основа для сравнения с данными натурного наблюдения схода снежной лавины 10 марта 2006 г. на Северо-Кавказской геофизической обсерватории. Приборы, расположенные непосредственно под зоной развития лавины в штольне Баксанской нейтринной обсерватории, зарегистрировали детальную структуру сейсмического и магнитного полей на этапах подготовки и схода лавины. Уникальный характер полученных данных даёт возможность связать их с характеристиками лавины (объём снежной массы, скорость движения, моменты соударения с неровностями трассы и т.д.), которые были измерены независимо. Найдены точные решения уравнений, описывающих динамику склоновых потоков. Дана наглядная интерпретация этиx явлений. Проанализированы искажения свободной поверхности и формы линий тока. Рассчитана скорость распространения фронта. Учтено торможение из-за потерь. Рассмотрено распространение нелинейных возмущений вдоль поверхности потока.

**

Показано, каким образом нелинейная физика (пункт 11 списка "наиболее важных и интересных проблем" В.Л.Гинзбурга) за последние годы получила важные практические приложения. Для иллюстрации широты этого раздела физики и глубины проникновения соответствующих идей и подходов в современное естествознание и технику рассмотрен конкретный пример, относящийся к проблемам "на стыке" прикладной физики, медицины и приборостроения. Кратко представлены результаты исследований и разработок, привлекающих в последние годы большой интерес и финансирование.

**

Исследовано влияние нелинейно-дифракционных эффектов на изменение коэффициентов концентрации фокусирующих систем в слабопоглощающих жидкостях и средах типа биологической ткани. Получены предельно достижимые значения параметров разрывных волн, получаемых при фокусировке мощного ультразвука. Предсказан и экспериментально подтвержден нелинейный эффект сверхбыстрого (миллисекунды) локального нагрева ткани в фокусе до температуры кипения за счет поглощения энергии ультразвуковой волны на ударных фронтах.

**

Экспериментально и теоретически исследовано распространение нелинейных N-волн в турбулентной атмосфере с учетом влияния нелинейных и дифракционных эффектов, а также случайного поля неоднородностей. Получены статистические распределения и средние значения для параметров волны звукового удара после прохождения фазового экрана и в непрерывной случайно-неоднородной среде. Теоретически исследовано распространение диагностического акустического импульса в среде с тепловой неоднородностью, созданной за счет поглощения энергии фокусированного ультразвукового пучка. Изучено влияние эффектов дифракции и рефракции на нагретой области (тепловой линзе) на изменение задержки, амплитуды и формы зондирующего сигнала для дистанционного контроля температуры с помощью ультразвука.

**

Предложен и исследован метод мониторинга фрагментации почечных камней в процессе ударно-волновой литотрипсии. Исследованы особенности возникновения поля механических напряжений в почечных камнях при воздействии на них акустических импульсов микросекундной длительности. Экспериментально и теоретически изучена компрессия и усиление ультразвукового импульса, отраженного от одномерной слоистой структуры. Исследование роли кавитации в ударн-оволновой литотрипсии. Изучено отражение ультразвукового пучка от границы "жидкость-твёрдое тело" и образование поверхностной акустической волны утечки и сопряжённой к ней растущей поверхностной волны. Разработан и исследован мембранный гидрофон для регистрации мощных акустических волн.

**

Проведены измерения сдвигового модуля упругости резиноподобных материалов в диапазоне деформаций, при которых проявляются их нелинейные свойства. Особенность проведенных измерений заключалась в том, что толщина слоя образца при его сдвиговой деформации была фиксированной. Показано, что нелинейный модуль достигал максимального значения 2 кПа при сдвиговой деформации 40% относительно толщины слоя, затем уменьшался и стабилизировался на уровне 1.7 кПа. В области деформаций 40 - 100% обнаружен механический гистерезис. Исследованы сдвиговые стоячие волны в мягком резиноподобном слое, расположенном на платформе, колеблющейся в горизонтальном направлении. Рассчитаны и измерены резонансные кривые при различных значениях сдвиговой упругости полимера и массы пластины, закрепленной на поверхности упругого слоя.

**

При проведении теоретических и экспериментальных исследованиях фокальной области нелинейных фокусированных акустических пучков выявлены и проанализированы эффекты, которые ранее практически не обращалось внимания: а) реализация двух "сценариев" формирования, соответствующих двум различным типам волновых профилей - N- образного профиля с ударным фронтом и безразрывного "дугообразного" профиля; определен критерий формирования того или иного типа профиля; б) показано несовпадающее движение по оси пучка максимума давления и интенсивности при изменении "степени" нелинейности (например, при изменении уровня питающего УЗ-преобразователь напряжения) режима распространения фокусированного акустического пучка.

**

Проанализированы эффекты ультразвукового воздействия на микро (нано) мембранные структуры искусственного (микрокапсулы) и природного (клетки) происхождения.

**

Исследованы процессы саморефракции в интенсивных акустических волнах, содержащих ударные фронты. Получено аналитическое выражения для амплитуды волны на оси гауссовского сфокусированного пучка и показано, что саморефракция приводит к конечному значению пиковой амплитуды в фокусе даже в приближении нелинейной геометрической акустики и сдвигу положения максимального значения амплитуды вдаль от геометрического фокуса. Полученные аналитические выражения позволяют описать поперечную структуру пучка. Показано, что при определенных соотношениях между нелинейностью и фокусировкой на оси гауссовского пучка может образовываться локальный минимум амплитуды.

**

Предложен метод корреляционной обработки большого объема экспериментальной информации в термотомографии. На основе эффекта рассеяния звука реализован технически несложный метод восстановления картины распределения нелинейного параметра, использующий первичные сигналы со сложной модуляцией и широким спектром при малом количестве излучающих и приемных преобразователей. Впервые осуществлено численное восстановление модельных трехмерных рассеивателей различной силы и размера на основе монохроматического функционально-аналитического алгоритма Новикова.

**

Проведено исследование возможностей восстановления типичных годовых изменений гидрологии различных регионов Мирового океана акустическими методами. Исследованы различные способы параметрического описания океанических неоднородностей как рефракционного, так и кинетического типов, восстанавливаемых томографическими методами.

**

Разработан метод вывода формул расщепления для двумерных дифракционных задач с помощью псевдодифференциального оператора.

**

Предложен метод усреднения для получения эффективных акустических характеристик помещений. Проанализирована структура собственных мод помещений простой формы.

**

Выведено эволюционное уравнение для дискретного резонатора с подвижной границей. Обнаружен эффект обогащения спектра колебаний в резонаторе.

**

Экспериментально показано, что при взаимодействии акустических волн с трещиноватым дефектом генерация третьей гармоники носит пороговый характер. При этом наблюдается амплитудный и временной гистерезис.

**

Разработаны ультразвуковая автоматизированная экспериментальная установка и методика исследования анизотропии упругих свойств в микро- и нанокристаллических металлах и остаточных напряжений в них.

**

Экспериментально исследовано особенности распространения акустических волн в одномерной гранулированной среде с герцевской нелинейностью. Среда моделировалась стальными шариками диаметром 6,5 мм. Измерены зависимость скорости волн, поглощение и их дисперсия от величины приложенной внешней силы. Обнаружена сильная зависимость скорости акустических волн от их амплитуды. Экспериментально установлено, что упругие линейные и нелинейные свойства среды могут изменяться внешней силой.

**

Разработан автоматизированный экспериментальный комплекс для измерения тепловых характеристик металлов и полупроводников и остаточных напряжений в них методами фотоакустической спектроскопии. Экспериментальная установка получила диплом 1 степени на конкурсе инновационных проектов физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова.

**

Разработаны экспериментальная установка и методика для диагностики фантомов биологических тканей. С помощью разработанной установки были обнаружены подповерхностные неоднородности в фантомах. Установка для нелинейной акустической вибродиагностики фантомов биологических тканей получила диплом 1 степени на конкурсе инновационных проектов физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова.

**

Исследованы магнитные и линейные акустические свойства мартенситных кристаллов Ni-Fe-Mn-Ga и Co-Ni-Al, обладающих эффектом "памяти формы". Исследована релаксационная динамика нелинейных магнитоупругих колебаний в тонкой ферритовой пленке, возбужденной радиочастотным магнитным полем вблизи акустического резонанса.

**

Проведено численное моделирование особенностей распространения звуковых волн за препятствием в виде барьера прямоугольной формы, исследовано влияние высоты акустического экрана и расстояния от источника звука на различных частотах. Проведено сравнение с данными натурного эксперимента по исследованию поля шумов железнодорожного транспорта при наличии акустических экранов.

**

Разработаны алгоритмы решения задач геоакустической инверсии в мелком море (модель стратифицированного водного слоя), проанализирована устойчивость решения задачи в некоторых ситуациях.

**

Закончена реставрация исторического органа Концертного зада Академической Капеллы Санкт-Петербурга, основанная на архивных и акустических исследованиях (экспертно-консультативная работа и акустические решения по проекту).