![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Экспериментальное исследование взаимодействия упругих волн в акустическом резонаторе. |
Экспериментальное исследование взаимодействия упругих волн в акустическом резонаторе. В.Е.Назаров, А.В.Радостин, И.А.Соустова, Институт прикладной физики РАН В акустике подробно изучены нелинейные эффекты, возникающие при распространении и взаимодействии упругих волн в твердых телах, уравнение состояния которых описываются 5-ти константной теорией упругости. Подобный подход, как правило, справедлив для описания однородных сред. Для микронеоднородных сред, в частности горных пород, содержащих различные дефекты (дислокации, зерна, трещины и т.д.) даже при относительно небольших деформациях, уравнение состояния часто характеризуется неоднозначной (гистерезисной) зависимостью «напряжение – деформация» и может также содержать диссипативную нелинейность. При распространении интенсивных упругих волн в таких средах наблюдаются нелинейные эффекты: амплитудно-зависимые потери, изменение скорости волны, генерация высших гармоник и т.д. Наиболее сильно эти эффекты проявляются в акустических резонаторах. Такие эксперименты проводились с некоторыми металлами и горными породами . В настоящей работе представлены результаты экспериментальных исследований влияния мощной волны накачки на слабую волну в резонаторе из песчаника - горной породы, встречающейся в местах добычи нефти и газа. Эксперименты проводились со стержневым резонатором диаметром d = 2.5см и длиной L = 28см. Блок-схема измерительной установки представлена рис.2. Рис.2 Рис.3 Пьезокерамический излучатель слабой волны (2) был приклеен к торцу образца (1) и массивному (М= 2 кг) титановому концентратору (4), являющемуся излучателем мощной волны накачки (ее минимальный уровень превышал максимальный уровень слабой волны примерно на 30 дБ), так что граничное условие на этом торце резонатора было близко к условию на абсолютно жесткой поверхности. К другому концу стержня приклеивался пьезоакселерометр (6) достаточно малой массы, так что эта граница была близка к акустически мягкой. Для таких резонаторов спектр собственных частот определяется следующим выражением: f =c0(2 -1)/4L, где c0 - скорость продольной волны в стержне, = 1,2 - номер продольной моды резонатора. С пьезоакселерометра сигнал поступал на спектроанализатор (10) для измерения амплитуды накачки, а также через режекторный фильтр (9), подавляющий сигнал на частоте накачки на 30 дБ, на селективный вольтметр (8) и осциллограф (7), где производилось измерение уровня слабого сигнала. Собственные частоты первых продольных мод резонатора при малых амплитудах возбуждения составляли соответственно 2250 Гц, 6800 Гц, 10150 Гц и 16650 Гц, а добротности - 45, 90, 81 и 93. Таким собственным частотам соответствует c0»2500 м/с. Измерения проводились для слабой волны на 4-й моде резонатора и для накачки на 1-й моде, а также - наоборот. На рис.3 приведены резонансные кривые для слабой волны на 4-й моде в присутствии накачки на 1-й моде при различных ее амплитудах. Видно, что с ростом амплитуды волны накачки происходит сдвиг резонансной частоты и расширение резонансной кривой, т.е. уменьшение добротности резонатора Рис.4 Рис.5 На рис.4 в логарифмическом масштабе приведена зависимость сдвига резонансной частоты DF от амплитуды деформации волны накачки e1, из которого следует, что DF µe1.
На рис.5 приведена зависимость амплитуды слабой волны A (в резонансе) от e1, из которого видно, что A µe1. Аналогичные зависимости наблюдались и в случае возбуждения слабой волны на 1-й моде резонатора, а накачки - на 4-й. Аналитическое описание сдвига резонансной частоты проведено в рамках уравнения состояния, содержащего упругую нелинейность: , где E- модуль Юнга, f(e) - малая нелинейная поправка ( f(e) &l ;&l ; e ), a - коэффициент диссипации, r - плотность. С помощью методов, изложенных в работах , получена резонансная кривая стержня для слабой волны на 4-й моде резонатора при накачке на 1-й моде: , где A0- амплитуда слабой волны, создаваемой излучателем, d=w -w - расстройка частоты от резонанса, B0=&l ;f ўe>=ge1, где g - эффективный параметр упругой нелинейности песчаника. Из сравнения экспериментальной и аналитической зависимости получаем оценку для параметра упругой нелинейности песчаника: g »2Ч103. Отметим, что полученное значение параметра упругой нелинейности существенно превышает характерные значения для однородных сред (g&l ;10). Таким образом, уравнение состояния, содержащее упругую нелинейность, описывает только сдвиг резонансной частоты, и не описывает уменьшение добротности резонатора для слабой волны в поле мощной волны накачки. Для объяснения этого эффекта необходимо предположить, что песчаник обладает также и диссипативной акустической нелинейностью. Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранд 96-15-96603). Список литературы «Три взгляда на акустику помещений» А.П. Ефимов, журнал «I s all Pro Magazi e», 2000 г. Назаров В.Е., Островский Л.А., Соустова И.А., Сутин А.М. «Акустический журнал», №3,1988 г. «Физика металлов и металловедение» Назаров В.Е. 1992. Список литературы
Интенсивно исследуются взаимодействия гиперзвуковых волн с электронами в металлах и полупроводниках. Глубокие преобразования произошли и в старых разделах А. В середине 20 в. начинается быстрое развитие психофизиологической акустики, вызванное необходимостью разработки методов неискажённой передачи и воспроизведения множества звуковых сигналов — речи и музыки — по ограниченному числу каналов связи. Эти вопросы А. входят в круг проблем общей теории информации и связи (см. Информации теория. Кибернетика). Исследовались механизмы образования различных звуков речи, характер их звукового спектра, основные показатели качества речи, воспринимаемой на слух. Созданы приборы видимой речи, дающие видимые изображения различных звуков (см. также Звукового поля визуализация). Разрабатываются методы кодирования речи (сжатой передачи её основных элементов) и её расшифровки (синтеза), развернулись исследования механизмов слухового восприятия, ощущения громкости, определения направления прихода звука (венгерский учёный Д. Бекеши). В этой области А. сомкнулась с физиологией органов чувств и биофизикой. Таким образом, современная А. по своему содержанию и значению далеко перешагнула те границы, в которых она развивалась до 20 в. Основные разделы А. Современную А. подразделяют на общую, прикладную и психофизиологическую. Общая А. занимается теоретическим и экспериментальным изучением закономерностей излучения, распространения и приёма упругих колебаний и волн в различных средах и системах; условно её можно разделить на теорию звука, физическую А. и нелинейную А
1. Волны в упругой среде. Волновое уравнение
2. Скорость звука в различных средах. Эффект Доплера в акустике
3. Взаимодействие коротких акустических импульсов с неоднородностями на поверхности твердого тела
5. Нелинейные многоволновые взаимодействия в упругих системах
9. Автоматизация информационного взаимодействия в системе органов государственного финансового контроля
11. Система криптозащиты в стандарте DES. Система взаимодействия периферийных устройств
12. Взаимодействие следователя и органа дознания
15. Дистанционные взаимодействия в системе отношений человек-человек
16. Стили конфликтного взаимодействия
17. Внутригрупповое взаимодействие, как социальный процесс
18. Социальные роли как механизм взаимодействия личности и общества
19. Социальное действие и социальное взаимодействие как базовые понятия в социологии
21. Взаимодействие банков с органами финансового надзора
25. Экономика и политика: условия взаимодействия
26. Структура взаимодействия в Интернете
28. Взаимодействие следователя с органами дознания при производстве предварительного следствия
29. Взаимодействие жанров в произведениях И.С.Тургенева
30. Математическая модель взаимодействия подсистем производства сельхозпродуктов в районных АПК
31. Размышления о взаимодействии лингвистики и математики
32. Взаимодействие средств, применяемых для лечения соматических заболеваний, и психотропных препаратов
33. Хламидийная инфекция. Механизмы взаимодействия с иммунной системой организма-хозяина
34. Ассортимент, цены и условия закупки товара - основные точки взаимодействия аптеки и дистрибьютора
35. Некоторые вопросы взаимодействия национальных музыкальных культур (восток - запад)
36. Взаимодействие интенсивного лазерного излучения с веществом
37. Теории механизмов взаимодействия и гипотеза об их синтезе
41. Численная модель эволюции плавающих на сферической мантии и взаимодействующих континентов
42. Гравитационные взаимодействия
43. Электромагнитогравитационное взаимодействие в природе и технике
44. Внутриведомственное и межведомственное взаимодействие по предупреждению безнадзорности детей
46. Авторы из СНГ теперь могут взаимодействовать с зарубежными авторскими обществами без посредников
48. Взаимодействие субъекта и объекта управления
49. Аксиологические основы педагогического взаимодействия
50. Современные нейролептики: взаимодействие с системами нейротрансмиттеров мозга
51. Роль социального взаимодействия в развитии мышления подростка
52. Теория и практика взаимодействия
57. Взаимодействие СМИ и аудитории
59. Понятие общества. Общество и природа. Взаимодействие основных сфер общественной жизни.
60. Взаимодействие видов транспорта
61. Проблемы взаимодействия следователя и органа дознания
62. Взаимодействие параллельных проводников с током
63. Упругие волны
65. Дидактический барьер в педагогическом взаимодействии: причины возникновения и пути преодоления
66. Социотехнологические комплексы: новый вид цивилизационного взаимодействия
68. Социальное взаимодействие и механизмы социального становления личности
69. Изучение взаимодействия в системе NaF-Bi2O3-BiF3 при 600 и 650 градусах Цельсия
73. Взаимодействие общества и природы
74. Использование природных ресурсов, как условие и фактор развития и взаимодействия человека и природы
75. Взаимодействие государства и профсоюзов с трудовыми массами
77. Проблемы взаимодействия местного самоуправления города Москвы и государства на современном этапе
78. БЖД – наука о комфортном и безопасном взаимодействии человека и окружающей среды
79. Литические взаимодействия сапротрофных бактерий и дрожжей в естественных экосистемах
80. Взаимодействие циклогексена с формальдегидом в трифторуксусной кислоте
81. Химическая связь. Типы взаимодействия молекул
82. Взаимодействие хлорида неодима (III) с метагерманатом калия в этаноле
84. Источники по истории взаимодействия природы и человека на Обь-Иртышском Севере
85. Теория организации взаимодействия государства и организаций
89. Механизмы межпроцессных взаимодействий в операционной системе Unix
91. Взаимодействие этносов в разных культурах
92. О специфике спин-спиновых взаимодействий
93. Создание и взаимодействие с дилерской агентской сетью
94. Разработка сенсора на поверхностно-акустических волнах
95. Об ориентационном взаимодействии спиновых систем
96. Механизм взаимодействия экономики и политики
97. Разработка модели взаимодействия подсистем производства в районных АПК