Нелинейное формирование низкочастотного поля дифрагирующими пучками волн высоких частот

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Изложена универсальная теория “параметрических” излучателей звука, учитывающая затухание и дифракцию взаимодействующих волн в квазиоптическом приближении. Приведены выражения, описывающие структуру низкочастотного поля, возбуждаемого волнами высоких частот с произвольными распределениями амплитуд и фаз на поверхности преобразователей накачки. Даны универсальные формулы для расчета диаграмм направленности. Описана динамика формирования диаграмм. Изложены результаты расчета режима сильно искаженных волн накачки, содержащих ударные фронты.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. В. Руденко

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН; Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: rudenko@acs366.phys.msu.ru

Физический факультет

Россия, Москва; Москва; Москва

Список литературы

  1. Westervelt P.J. Parametric acoustic array // J. Acoust. Soc. Am. 1963. V. 35. No 4. P. 535–537.
  2. Зверев В.А., Калачев А.И. Измерение рассеяния звука звуком при наложении параллельных пучков // Акуст. журн. 1968. Т. 14. № 2. С. 214–220.
  3. Зверев В.А. Как зарождалась идея параметрической акустической антенны // Акуст. журн. 1999. Т. 45. № 5. С. 685–692.
  4. Новиков Б.К., Руденко О.В., Тимошенко В.И. Нелинейная гидроакустика. Л.: Судостроение, 1981.
  5. Мюир Т.Дж. Нелинейная акустика и ее роль в геофизике морских осадков // В книге: Акустика морских осадков. М.: Мир, 1977.
  6. Богородский А.В. Использование нелинейных эффектов в подводной акустике // Судостроение за рубежом. 1976. № 4. С. 64–72.
  7. Konrad W.L. Design and application of high-power parametric sonars // IEEE Int. Conf. of Engineering in the Ocean Environmental. 1973. P. 310–315.
  8. Kritz. Parametric array Doppler sonar // IEEE J. of Oceanic Engineer. 1977. OE-2. No 2. P. 190–200.
  9. Зарембо Л.К. Акустическая излучающая параметрическая антенна // Успехи физ. наук. 1979. Т. 128. № 4. С. 713–720.
  10. Hobaek H. Parametric acoustic transmitting arrays — a survey of theories and experiments. Sci.-Tech. Rept. No. 99. Univ. of Bergen, Norway, 1977.
  11. Новиков Б.К., Руденко О.В., Солуян С.И. Анализ параметрического излучателя ультразвука методом нелинейного уравнения Заболотской-Хохлова // 8-е Всесоюзн. совещание по квант. акуст. и акустоэл-ке. Казань, 1974.
  12. Новиков Б.К., Руденко О.В., Солуян С.И. К вопросу о параметрическом излучателе ультразвука // Акуст. журн. 1975. Т. 21. № 4. С. 591–597.
  13. Тимошенко В.И. Расчет и проектирование параметрических акустических преобразователей. Учебное пособие. Таганрог: Изд. ТРТИ, 1978.
  14. Berktay H.O., Leahy D.J. Farfield performance of parametric transducers // J. Acoust. Soc. Am. 1974. V. 55. P. 539–546.
  15. Куницын В.Е., Руденко О.В. Генерация гармоник и формирование параметрического излучения при равномерном распределении амплитуды колебаний на поверхности плоского излучателя ультразвука // Прикладная акустика (Межвуз. тематич. сборник). № 6. С. 3–16. Таганрог: Изд. ТРТИ, 1978.
  16. Новиков Б.К., Руденко О.В., Солуян С.И. Волновые взаимодействия в ограниченных пучках и теория параметрических излучателей ультразвука // 6-й Межд. Симп. по нелин. акустике. С. 190–197. М.: Изд. Моск. ун-та, 1975.
  17. Новиков Б.К., Руденко О.В., Солуян С.И. О влиянии дифракционных эффектов на работу параметрического излучателя // Прикладная акустика (Межвуз. тематич. сборник). № 2. С. 13–19. Таганрог: Изд. ТРТИ, 1976.
  18. Воронин В.А., Рыбачек М.С., Тарасов С.П., Тимошенко В.И. Измерительные широкополосные нелинейные излучатели звука для акустических исследований // В книге: Акустические методы исследования океана. Вып. 294. С. 126–132. Л.: Судостроение, 1978.
  19. Новиков Б.К., Рыбачек М.С., Тимошенко В.И. Взаимодействие дифрагирующих звуковых пучков и теория высоконаправленных излучателей ультразвука // Акуст. журн. 1977. Т. 23. № 4. С. 621–626.
  20. Willette J.G., Moffett M.B. Harmonics of the difference frequency in saturation-limited parametric sources // J. Acoust. Soc. Am. 1977. V. 42. No 6. P. 1377–1386.
  21. Наугольных К.А., Солуян С.И., Хохлов Р.В. О нелинейном взаимодействии звуковых волн в поглощающей среде // Акуст. журн. 1963. Т. 9. № 2. С. 192–197.
  22. Новиков Б.К., Руденко О.В., Солуян С.И. О некоторых особенностях взаимодействия модулированных волн, содержащих разрывы // Симп. по физ. акуст.-гидродинамич. явлений. С. 243–245. М.: Наука, 1975.
  23. Бахвалов Н.С., Жилейкин Я.М., Руденко О.В. Особенности работы мощных параметрических излучателей звука // Акуст. журн. 1978. Т. 24. № 1. С. 125–127.
  24. Willette J.G., Moffett M.B., Konrad W.L. Difference-frequency harmonics from saturation-limited parametric acoustic sources // Труды 6-го Межд. Симп. по нелин. акустике. Т. 1. С. 308–319. М.: Изд. Моск. ун-та, 1976.
  25. Сутин А.М. О предельном режиме работы параметрического излучателя ультразвука // Акуст. журн. 1978. Т. 24. № 1. С. 104–110.
  26. Гурбатов С.Н., Демин И.Ю., Сутин А.М. Взаимодействие нелинейно ограниченных сферических пучков в параметрических излучателях // Акуст. журн. 1979. Т. 25. № 4. С. 515–525.
  27. Есипов И.Б., Калачев А.И., Соколов А.Д., Сутин А.М., Шаронов Г.А. Исследования дальнего распространения сигналов мощного параметрического излучателя // Акуст. журн. 1994. Т. 40. № 1. С. 71–75.
  28. Зверев В.А., Донской Д.М., Сутин А.М. Параметрическое взаимодействие акустических сигналов в плоском волноводе // Докл. Акад. наук СССР. 1986. Т. 289. № 5. С. 1111–1115.
  29. Виноградов Н.С., Дорофеев М.С., Коробов А.И., Михайлов С.Г., Руденко О.В., Шанин А.В., Шилкин А.О. О нелинейной генерации звука в воздухе волнами ультразвуковых частот // Акуст. журн. 2005. Т. 51. № 2. С. 189–194.
  30. Руденко О.В. Нелинейный экран как элемент систем для звукопоглощения и преобразования частоты // Акуст. журн. 2016. Т. 62. № 1. С. 38–43.
  31. Hedberg C.M., Haller K.C.E., Kamakura T. A self-silenced sound beam // Acoust. Physics. 2010. V. 56. No 5. P. 637–639.
  32. Тюрина А.В., Юлдашев П.В., Есипов И.Б., Хохлова В.А. Численная модель спектрального описания генерации ультразвуковой волны разностной частоты при двухчастотном взаимодействии // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 2. С. 152–161.
  33. Тюрина А.В., Юлдашев П.В., Есипов И.Б., Хохлова В.А. Генерация акустической волны разностной частоты в дифрагирующем пучке волн накачки в квазилинейном приближении // Акуст. журн. 2023. Т. 69. № 1. С. 22–31.
  34. Шамаев В.Г., Горшков А.Б. Русскоязычное направление работы российских информационных служб // Акуст. журн. 2020. Т. 66. № 1. С. 104–116.
  35. Абдуллин У.А., Ляхов Г.А., Руденко О.В., Чиркин А.С. Возбуждение разностных частот в нелинейной оптике и условия черенковского излучения // Журн. эксп. теор. физ. 1974. Т. 66. № 4. С. 1295–1304.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. (а) — Зависимости от расстояния нормированной амплитуды ВРЧ для области взаимодействия, ограниченной фильтром (сплошные кривые) либо затуханием (штриховые кривые); (б) — поперечное распределение амплитуды ВРЧ на разных расстояниях.

Скачать (124KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Угловая ширины θL продольного множителя для различных длин области взаимодействия, указанных при каждой сплошной кривой; штриховые кривые — аналогичные зависимости угловой ширины θT поперечного множителя.

Скачать (96KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимости от расстояния нормированной амплитуды ВРЧ для области взаимодействия, ограниченной затуханием.

Скачать (111KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимости от расстояния нормированной амплитуды ВРЧ на оси пучка для различных коэффициентов n.

Скачать (84KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимости от расстояния нормированной ширины диаграммы направленности для различных n.

Скачать (101KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимости от расстояния амплитуд первых трех низкочастотных гармоник (сплошные кривые) и их источников (штриховые кривые).

Скачать (94KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Диаграмма направленности для амплитуды второй низкочастотной гармоники, содержащая провал на оси пучка.

Скачать (84KB)
Метаданные
9. Рис. 8. (а) — Формирование диаграммы второй низкочастотной гармоники и провала в ее центре; (б) — поведение квадратов амплитуд первых трех гармоник на оси пучка (сплошные кривые) и при образовании разрывов в зоне сферической расходимости (штриховые кривые).

Скачать (115KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025