Экспериментальные исследования нелинейных эффектов в сильнонеоднородных интенсивных акустических полях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.01, кандидат физико-математических наук Дерябин, Михаил Сергеевич

• Дерябин, Михаил Сергеевич
• кандидат физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Дерябин, Михаил Сергеевич

Оглавление

Введение

Глава 1 Нелинейные эффекты в акустических пучках, отраженных от 19 акустически мягкой границы

1.1 Экспериментальная установка

1.1.1 О влиянии ориентации гидрофонов на форму принимаемых 25 сигналов

1.1.2 Влияние точности позиционирования гидрофонов на форму 32 регистрируемого сигнала

1.2 Исследование взаимодействия мощных акустических импульсов и 36 свободной границы раздела вода-воздух

1.3 Особенности формирования ударных акустических волн в 47 ограниченных пучках большой интенсивности при наличии мягкой границы в области взаимодействия

Глава2 О некоторых особенностях акустических течений, 57 возникающих в неоднородных акустических полях

2.1 Акустические течения в фокальной области сферического 59 концентратора

2.2 Акустические течения в неоднородных акустических полях при 70 наличии жесткой границы

ГлаваЗ Нелинейное рассеяние из фокальной области сферически

сходящегося волнового фронта

3.1 Теоретическое описание нелинейного рассеяния из фокальной 82 области сходящегося волнового фронта

3.2 Экспериментальная установка для исследования нелинейного 93 рассеяния из фокальной области сферического концентратора и предварительные измерения

3.3 Результаты экспериментального исследования нелинейного 98 рассеяния

Заключение Приложение Список литературы

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

106 109 119

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экспериментальные исследования нелинейных эффектов в сильнонеоднородных интенсивных акустических полях»

Введение

Нелинейные эффекты в интенсивных акустических полях исследуются достаточно давно, где-то с середины прошлого века, когда появились эффективные акустические преобразователи, изготавливаемые из материалов со стрикционными эффектами. К концу 1970-х годов появились уже общеизвестные обобщающие монографии, посвященные исключительно исследованию нелинейных акустических явлений и методам генерации интенсивных акустических полей в различных средах [1-7] На это же время приходится пик применения силовой экспериментальной акустической аппаратуры, работающей, в основном, на частотах начала ультразвукового диапазона, в различных технологических процессах [8 - 12 и др.]. Полезное действие акустического поля, если оно достигалось, было основано на «вторичных», нелинейных эффектах в акустическом поле, таких как кавитация, акустические течения и др. В настоящее время эти разработки имеют ограниченное применение. Пожалуй, единственным ярким примером удачного в то время применения нелинейных акустических эффектов для разработки практически значимой аппаратуры является разработка «параметрических антенн», востребованных в гидролокации [7, 13 - 15 и др]. Здесь использовался чисто волновой нелинейный эффект [16 - 17], связанный с детектированием акустического поля распространяющегося в виде узкого пучка, что позволило создать направленное низкочастотное излучение и существенно усовершенствовать технологию гидролокации.

В конце 1970-х годов стало ясно, что нелинейные акустические исследования также востребованы в медицинских приложениях. Ультразвук использовался в медицине давно, однако усовершенствование акустической аппаратуры и появление новых задач сделали медицинскую акустику, во многом, нелинейной [18]. Появилось оборудование, в котором принципиально используются мощные ультразвуковые поля - литотриптеры,

и, в настоящее время, экстракорпоральная литотрипсия - это достаточно рутинная операция. Разработка и совершенствование подобных приборов потребовало развития нелинейной акустики, особенно в плане исследования распространения сильно нелинейных волн и пучков этих волн, в том числе сфокусированных, в сложных средах [19].

Развитие нелинейной акустики невозможно без физического моделирования исследуемых процессов. Экспериментальная техника для подобного моделирования постоянно совершенствуется. В настоящее время появляются эффективные широкополосные источники акустических колебаний, миниатюрные калиброванные до десятков мегагерц гидрофоны, развивается лазерная виброметрия, техника PIV(Particle Image Velocimetry) и так далее. Использование современной техники при экспериментальных исследованиях даёт возможность получения новых знаний, в том числе, о нелинейных процессах, происходящих в интенсивных акустических полях.

У физического эксперимента в области акустики мегагерцового диапазона есть характерные черты.

Во-первых, поля, излучаемые преобразователями, принципиально неоднородны. Это связано с конечным размером излучателей, что приводит к весьма сложному распределению поля в ближней зоне и зоне дифракции Френеля. Кроме этого, реальные излучатели имеют на своей апертуре неоднородное, часто изрезанное начальное распределение амплитуды поля, связанное с возникновением стоячих поверхностных волн на поверхности излучателя. Это также способствует созданию пространственных неоднородностей поля. Специальными конструкциями заглушек, накладываемых на тыльную сторону преобразователя это явление можно существенно уменьшить, но полностью его подавить не удаётся. Однако, пространственные неоднородности поля, в том числе искусственно создаваемые, например, фокусированием, могут способствовать получению

информации о физических параметрах области среды, где эти неоднородности локализованы [20 - 22]. Таким образом, изучение основных закономерностей нелинейного рассеяния поля, особенно под широкими углами, из области среды, где локализована неоднородность поля, является весьма актуальной задачей.

Во-вторых, в любом физическом, в частности, гидроакустическом эксперименте, присутствуют границы. Взаимодействие мощных акустических полей с границами, как с мягкими, так и с твёрдыми, приводит к возникновению ряда специфических эффектов.

Известно, что при определенных условиях наличие свободной границы в области взаимодействия нелинейных ударных акустических волн приводит к постепенному рассасыванию ударного фронта, а затем к его новому формированию. Этот эффект связан с противофазным взаимодействием высокочастотных гармоник в нелинейной волне, образовавшихся до отражения от границы, с гармониками, порождаемыми после отражения [13]. Следует отметить, что конкуренция нелинейных волн порождаемых до и после отражения от свободной поверхности проявляется не только в высокочастотной части спектра. В частности, подобный механизм взаимодействия нелинейных волн накачки, приводит к образованию более узкого углового спектра излучения волны разностной частоты в параметрических источниках звука.

При распространении акустических волн в слаборасходящихся пучках большой интенсивности и достаточно больших числах Рейнольдса непременно формируется ударная волна. При этом совместное действие дифракционных и нелинейных механизмов приводит к тому, что амплитуда фазы сжатия значительно превышает амплитуду фазы разряжения, см., например, [23]. В нелинейной акустике, в частности, в медицинских ее приложениях, особый интерес представляет задача о генерации мощных

импульсов, в которых амплитуда фазы разрежения превышала бы амплитуду фазы сжатия. Одной из возможностей создать такой сигнал, является отражение ударной волны от акустически мягкой границы. Таким образом, исследование основных закономерностей поведения ударных волн, созданных реальными излучателями и отражённых от мягкой границы так же весьма актуально.

Недостаточно исследованным является вопрос о взаимодействии интенсивных акустических полей с твёрдой границей. Хорошо известно, что при падении неоднородного акустического поля на твёрдую границу возникает акустический пограничный слой, генерируются приграничные акустические течения. Теоретически описаны некоторые закономерности развития этих процессов, для некоторых случаев даны оценки скоростей течений, характерных времён их развития [8, 24 и др]. Однако не существует прямых экспериментальных исследований процессов возникновения этих течений, по крайней мере, в мегагерцовом диапазоне. Известно, что приграничные акустические течения способствуют улучшению массообмена на гетерогенной границе и акустическое поле считается весьма перспективным средством интенсификации многих массобменнных процессов, происходящих на межфазовых границах [8, 25 - 30 и др]. Таким образом, детальное экспериментальное исследование акустических течений, поиск методов управления акусто-гидродинамической обстановкой на гетерогенной границе являются весьма актуальными.

Цель работы

Диссертационная работа посвящена разработке методов экспериментальных исследований и созданию экспериментальных установок для изучения нелинейных эффектов, проявляющихся при взаимодействии интенсивных акустических волн со средами и границами раздела сред в

целях использования изучаемых нелинейных эффектов для создайия новых приборов и методов, предназначенных для исследования сред и воздействия на них.

В рамках указанной цели решались следующие конкретные задачи:

1. Разработка метода и создание экспериментальной установки для определения основных закономерностей трансформации профиля и спектра интенсивного акустического сигнала, отражённого от мягкой границы.

2. Разработка экспериментального метода оценки положения свободной границы при воздействии на неё интенсивным акустическим полем. Выработка критериев состояния мягкой границы при воздействии на неё интенсивным акустическим пучком.

3. Разработка метода экспериментальной оценки скорости течения Шлихтинга, возбуждаемого на границе твёрдой и жидкой фаз сфокусированным акустическим полем мегагерцового диапазона в целях определения возможностей сфокусированных полей для создания современного оборудования, предназначенного для интенсификации массообменных процессов на гетерогенной границе.

4. Экспериментальная оценка характерного времени развития течения Эккарта в фокусе сферического концентратора в целях выработки критерия, позволяющего в эксперименте выделить чисто волновое нелинейное взаимодействие в фокальной области.

5. Определение основных закономерностей широкоуглового рассеяния нелинейно преобразованного сигнала накачки из фокальной области сферического концентратора в целях разработки основ нового метода нелинейной диагностики сред.

Научная новизна

1. Показано, что установившаяся форма профиля ударной волны, сформированной после отражения от мягкой границы, существенным

образом отличается от таковой для случая распространения мощного пучка в безграничном пространстве. Формируется существенно более узкий ударный фронт с амплитудой фазы разряжения существенно превосходящей амплитуду фазы сжатия. Исследования проведены в целях совершенствования методов разрушения объектов ударными акустическими волнами.

2. Разработан экспериментальный метод оценки положения свободной границы вода-воздух при воздействии на неё последовательностью интенсивных акустических импульсов. Показано, что условия, при которых происходит отражение интенсивных нелинейных волн от мягкой границы, существенно различаются в зависимости от интенсивности и скважности импульсов накачки.

3. Разработан метод и проведены экспериментальные оценки скорости течения Шлихтинга, возбуждаемого на границе твёрдой и жидкой фаз сфокусированным акустическим полем мегагерцового диапазона. Метод основан на измерении скорости спутного течения методом Р1У. Показано, что скорость установившегося течения Шлихтинга, созданного сильно неоднородным интенсивным акустическим полем достаточна для существенной интенсификации массообменных процессов.

4. В результате исследований, проведённых на специально разработанной экспериментальной установке, показано, что при большой скважности существуют ограничения, накладываемые на длительность радиоимпульса накачки, при которой можно пренебречь эффектами, связанными с возникновением акустических течений в фокальной области сферического концентратора.

5. Определены основные закономерности широкоуглового рассеяния нелинейно преобразованного сигнала накачки из фокальной области сферического концентратора. Получены теоретические оценки на амплитуды

рассеиваемых сигналов и их диаграммы рассеяния в зависимости от параметров сигнала накачки. Оценки подтверждены экспериментально. Исследования проведены в целях разработки основ нового метода нелинейной диагностики сред.

Практическая значимость

Результаты, полученные в работе, будут способствовать совершенствованию техники и методов проведения гидроакустических экспериментов с интенсивными акустическими полями мегагерцового диапазона. Особенно, когда необходимо проведение прецизионных измерений вблизи границ. Так в работе детально исследовано и классифицировано поведение мягкой границы при падении на неё интенсивного акустического пучка. В ходе данных исследований был разработан метод определения положения границы и метод прецизионного определения скорости звука в жидкости [31].

Исследование взаимодействия интенсивного неоднородного поля с твёрдой границей, разработка способа определения скорости приграничных акустических течений позволят совершенствовать методы интенсификации массообмена на гетерогенной границе, в частности, методы скоростного роста солевых монокристаллов в акустических полях [32, 33].

Также уделено значительное внимание исследованию широкоуглового рассеяния нелинейно преобразованного сигнала накачки из фокальной области фокусирующего акустического преобразователя. Используя эффект нелинейного рассеяния на неоднородностях акустического поля, можно получать информацию о нелинейных параметрах сред, причём в сложных ситуациях, когда доступ к исследуемой среде ограничен. Кроме того, знание о существовании данного эффекта поможет уточнить некоторые методы

диагностики нелинейных сред в различных отраслях знаний - от геофизики до медицины.

Результаты работы использовались для выполнения различных проектов:

- Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 06-0217494, 08-02-00631, 08-02-99046, 09-02-01239, 11-02-00774, 11-02-97046)

- Международного научно - технического центра, проект 2590р.

- Ведущей научной школы, грант № 3700.2010.2

- Федеральной Программы "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России 2009-2013"(контракт № 02.740.11.0565)

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Экспериментально определенные основные закономерности трансформации профиля и спектра ударной акустической волны, отражённой от мягкой границы. Разработанный метод и созданная экспериментальная установка.

2. Классификация условий отражения интенсивного акустического поля от мягкой границы в зависимости от параметров падающего поля. Разработанный метод и созданная экспериментальная установка.

3. Метод измерения и непосредственное измерение скорости течения Шлихтинга, возбуждаемого на границе твёрдой и жидкой фаз сфокусированным акустическим полем мегагерцового диапазона.

4. Экспериментальное исследование динамики зарождения акустических течений в фокальной области сферического концентратора. Временной критерий на существенность влияния акустических течений на процесс волновых нелинейных преобразований в фокальной области фокусирующей системы.

5. Определение основных закономерностей широкоуглового рассеяния нелинейно преобразованного сигнала накачки из фокальной области

сферического концентратора. Уровень эффекта достаточен для создания нового метода нелинейной диагностики сред.

Достоверность представленных в диссертационной работе результатов подтверждается проверочными численными и физическими экспериментами, а также соответствием результатов экспериментов априорной информации, теоретическим расчётам и данным, полученным в работах других авторов.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международном симпозиуме по нелинейной акустике (Стокгольм 2008), Международном акустическом форуме (Ольбург 2011), XVIII, 1ХХ, XX, XXII и XXIV сессиях Российского акустического общества (Таганрог 2006, Нижний Новгород 2007, Москва 2008, Москва 2010, Саратов 2011), конференциях по радиофизике ННГУ (Нижний Новгород 2005, 2006, 2009, 2011), XI Нижегородской сессии молодых ученых (Нижний Новгород 2006).

Публикации

Материалы диссертации опубликованы в 17 печатных работах, из них 3 статьи в рецензируемых журналах, а также один патент на изобретение.

Личный вклад автора

Все представленные в диссертации результаты получены автором лично, либо при его непосредственном участии.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, трех оригинальных глав, заключения, одного приложения и библиографии. Общий объем работы составляет 132 страницы, включающих 51 рисунок. Библиография состоит из 115 наименований.

Краткое содержание диссертации

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, излагается современное состояние проблемы, дается общая постановка задач, описывается краткое содержание работы по главам.

Первая глава посвящена экспериментальным исследованиям взаимодействия интенсивных акустических пучков с границами раздела сред. Рассматривается случай наличия свободной границы в области нелинейной трансформации интенсивного акустического поля.

В главе обсуждаются результаты экспериментальных лабораторных исследований пространственного изменения профиля и эволюции спектра волны накачки на оси излучения отраженного пучка большой интенсивности, сформированного в поле плоского излучателя, нормально падающего на границу раздела вода-воздух.

В параграфе 1.1 обсуждаются условия для корректной регистрации акустических сигналов в слаборасходящихся звуковых пучках с помощью современных средств регистрации акустических полей в жидкостях. Исследования проводятся на экспериментальной установке, предназначенной для исследований процесса трансформации профиля волны накачки в ультразвуковом пучке большой интенсивности после его нормального отражения от границы раздела вода-воздух.

В параграфе 1.2 приведены результаты экспериментального исследования влияния возмущений границы жидкость-газ вызванных

падающим на границу акустическим сигналом на пространственную трансформацию профиля в отраженной нелинейной волне, при различных параметрах излучения.

В параграфе показано, что условия, при которых происходит отражение интенсивных нелинейных волн от мягкой границы, существенно различаются в зависимости от интенсивности и скважности импульсов накачки.

В параграфе 1.3 приведены основные эксперментальные результаты исследования взаимодействия интенсивных акустических пучков с границами раздела сред. В параграфе обсуждаются основные особенности трансформации профиля ударной волны после отражения от мягкой границы.

Вторая глава диссертации посвящена исследованию акустических течений в неоднородных акустических полях. Параграф 2.1 посвящен исследованию особенностей, проявляющихся при возникновении течения Эккарта в сфокусированном акустическом поле, экспериментально определяются время его установления и стационарная структура.

В параграфе 2.2 продемонстрирована возможность сфокусированного акустического поля создать на гетерогенной границе потоки Шлихтинга, со скоростями достаточными для эффективной интенсификации процессов массообмена на этой границе, в частности, процессов контролируемого и управляемого роста солевых монокристаллов.

Третья глава посвящена исследованию эффекта нелинейного рассеяния из фокальной области сферического концентратора. В параграфе 3.1 представлен метод расчета нелинейного рассеяния из фокальной области сферического концентратора. Данный метод применим как для непрерывного режима работы излучателя, так и для импульсного. Предложенная теория может быть обобщена на случай произвольных неоднородностей поля, например: фокальная область цилиндрических расходящихся

сфокусированных фронтов, область пересечения скрещивающихся волновых пучков, фокальная область зональных линз и т.д.

В параграфе 3.2 обсуждается экспериментальная установка созданная для исследования эффекта нелинейного рассеяния.

В параграфе 3.1 описаны основные результаты экспериментального исследования нелинейного рассеяния из фокальной области сферического концентратора.

В ходе эксперимента были исследованы зависимость амплитуды сигнала нелинейного рассеяния от направления рассеяния, а также зависимость формы сигнала нелинейного рассеяния и его амплитуды от длительности сигнала накачки. Также проверялись зависимость амплитуды нелинейно рассеянного сигнала, от амплитуды напряжения на концентраторе и её зависимость от расстояния до геометрического фокуса концентратора.

Амплитуды нелинейно рассеянных сигналов, получаемые из теоретических оценок превышают экспериментальные на 30-40%. В целом экспериментально и теоретически полученные результаты, в достаточной мере, сходны.

В приложении приведены материалы патента «Способ определения скорости звука в жидких средах».

В заключении диссертационной работы приводятся основные результаты и выводы.

Основные результаты диссертационной работы

1. Создана экспериментальная установка и разработан метод для определения основных закономерностей трансформации профиля и спектра интенсивного акустического сигнала, отражённого от мягкой границы. Показано, что установившаяся форма профиля ударной волны, сформированной после отражения от мягкой границы,

существенным образом отличается от таковой для случая распространения мощного пучка в безграничном пространстве. Основной особенностью нелинейного взаимодействия гармоник в пучке после отражения является формирование более узкого ударного фронта по сравнению с фронтом, сформированным до отражения. В эксперименте зарегистрировано уменьшение длительности ударного фронта более, чем в 2 раза. Спектр отраженного сигнала характеризуется немонотонностью распределения амплитуд гармоник в зависимости от их номера.

2. Разработан экспериментальный метод оценки положения свободной границы при её взаимодействии с импульсным интенсивным акустическим полем. Показано, что условия отражения интенсивных нелинейных волн от свободной границы, при реализованных в экспериментах амплитудах существенно зависят от скважности импульсов накачки и их можно разделить на три группы:

- Отражение происходит практически от невозмущенной гладкой поверхности при скважностях сигнала больше 106.

5 2

- При скважностях сигнала 10-10 отражение волны происходит в условиях эффективного возбуждения капиллярных волн, что приводит к нестационарности смещения границы. Это, однако, не приводит к значительным изменениям профиля и спектрального состава в отраженной нелинейной волне по сравнению с сигналами предыдущей группы.

- При скважностях сигнала меньше 102 на поверхности границы раздела возникает осесимметричное стационарное искривление, приводящее к фокусировке отраженного импульса, что оказывает существенное влияние на динамику дальнейшего формирования нелинейных волн.

3. Разработан способ определения скорости звука в жидкости, позволяющий учитывать изменение температуры за время измерения и воздействие температуры на элементы конструкции измерителя.

4. Разработан метод и проведены экспериментальные оценки скорости течения Шлихтинга, возбуждаемого на границе твёрдой и жидкой фаз сфокусированным акустическим полем мегагерцового диапазона. В эксперименте была зафиксирована скорость 4 мм/с. Достигнутая скорость ~ 4 мм/с даёт возможность существенного ускорения массобменных процессов на гетерогенной границе, что подтверждается результатами опыта по акустической интенсификации процесса скоростного роста солевых монокристаллов, проведённого в строго контролируемых лабораторных условиях.

5. Усовершенствована методика проведения гидроакустического эксперимента по исследованию нелинейных эффектов в фокальной области фокусирующих систем. Экспериментально показано, что при большой скважности существует критерий, накладывающий ограничение на длительность радиоимпульса накачки, при которой можно пренебречь эффектами, связанными с возникновением акустических течений в фокальной области сферического концентратора, а именно, влиянием акустических течений на чисто волновые нелинейные взаимодействия в фокальной области. Для амплитуд поля 103 - 106 Па, достигаемых в описанных экспериментах в фокальной области сферического концентратора, акустические течения практически отсутствуют в течение 100-200 мс после включения излучателя.

6. Обосновано применение широкоуглового рассеяния нелинейно преобразованного сигнала накачки из фокальной области фокусирующей системы для создания метода нелинейной диагностики.

Определены основные закономерности широкоуглового рассеяния нелинейно преобразованного сигнала накачки из фокальной области сферического концентратора. При небольших пространственных размерах импульса накачки длительность принимаемого сигнала определяется в основном размерами фокуса. При пространственных длинах импульса накачки значительно превышающих характерный размер фокуса, сигнал нелинейного рассеяния распадается на две части, соответствующие фронту нарастания импульса накачки и фронту спадания. Форма нелинейно-рассеянного сигнала существенно зависит от направления рассеяния, чем меньше угол рассеяния к акустической оси, тем короче принимаемый сигнал. В область начальной апертуры рассеиваются более низкочастотные составляющие сигнала накачки, вперед более высокочастотные. Данное обстоятельство связано со спектральной избирательностью фокальной области. Получены теоретические оценки на амплитуды рассеиваемых сигналов и их диаграммы рассеяния в зависимости от параметров сигнала накачки. Оценки подтверждены экспериментально. При рабочих давлениях в фокальной области 3 - 5x105 Па в экспериментах были зафиксированы амплитуды нелинейно рассеянных сигналов от 0,1 до 1 Па в зависимости от угла рассеяния.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Дерябин, Михаил Сергеевич, 2012 год

Список литературы

1. Зарембо Л.К., Красильников В.А. Введение в нелинейную акустику. -M.: Наука, 1966, 520 с.

2. Источники мощного ультразвука. Под ред. Л.Д. Розенберга. - М.: Наука, 1967,380 с.

3. Мощные ультразвуковые поля. Под ред. Л.Д. Розенберга. - М.: Наука, 1968,380 с.

4. Физическая акустика, под ред. У. Мэзона, т. 2, ч. Б, Мир, 1969.

5. Witham G.B. Linear and Nonlinear Waves. N.Y.-Sydney-London-Toronto: Wiley, 1974.

6. Руденко О. В., Солуян С. И. Теоретические основы нелинейной акустики. - М.: Наука, 1975, 288 с.

7. Нелинейная акустика. Теоретические и экспериментальные исследования. - Горький: ИПФ АН СССР, 1980.

8. Физические основы ультразвуковой технологии. Под ред. Л.Д. Розенберга. - М.: Наука, 1970, 688 с.

9. Ультразвуковая технология Под ред. Б. А. Аграната.- М.: Металлургия, 1974, 504 с.

10. Кузнецов О. Л., Ефимова С. А. Применение ультразвука в нефтяной промышленности,- М., 1983, 192 с.

11. Маргулис М. А. Основы звукохимии. — М.:Высшая школа, 1984, 272 с.

12. Акустическая технология в обогащении полезных ископаемых Под ред. В. С. Ямщикова,- М.: Недра, 1988. 232 с.

13. Новиков Б.К. Тимошенко В.И. Параметрические антенны в гидролокации Л.: Судосторение, 1990, 256 С.

14. Подводная акустика. М., Мир, 1980.

15. Акустика морских осадков, М., Мир, 1977.

16. Westervelt P.J. Parametric Acoustic Array// JASA, v.35, N 4, pp.535-537.

17. Зарембо JI.K. Акустическая параметрическая антенна// УФН, т. 128, вып.4, с. 713-720.

18. Ультразвук в медицине. Физические основы применения. Под ред. К. Хилла, Дж. Бэмбера, Г. тер Хаар. Пер с англ. под ред. Л.Р. Гаврилова, В.А. Хохловой, O.A. Сапожникова. - М.: Физматлит, 2008, 544 с.

19. Сапожников O.A. Мощные ультразвуковые пучки: диагностика источников, самовоздействие ударных волн и воздействие на среду при литотрипсии, Дисс. на соискание учёнеой степени доктора физико-математических наук, М., МГУ, 2008.

20. Касьянов Д. А., Шалашов Г. М. Способ нелинейного акустического каротажа. - A.C. № 1608608 опубликовано 23.11.1990 БИ № 43.

21. Касьянов Д. А., Шалашов Г. М. Способ нелинейного акустического каротажа.- Патент № 1804634, опубликовано 20.01.1995 БИ N 2.

22. Касьянов Д. А., Шалашов Г.М. Фокусирование расходящихся цилиндрических волн и перспективы скважинной акустики// Изв. Вузов. Радиофизика, 2002, т.45, №2, с. 170-186.

23. Бахвалов Н.С., Жилейкин Я.М., Заболоцкая Е.А., Нелинейная теория звуковых пучков. М., 1982, 176 с.

24. Ниборг В. Акустические течения, в кн. «Физическая акустика», под ред. У. Мэзона, т. 2, часть Б, «Свойства полимеров и нелинейная акустика», М.: Мир, 1969, с. 302 - 377.

25. Ганжа В. JL, Журавский Г. И., Симкин Э. М. Тепломассоперенос в многофазных системах.- Минск, 1990.

26. Кузнецов О. Д., Симкин Э. М., Чилингар Дж. Физические основы вибрационного и акустического воздействия на нефтегазовые пласты.-М.: Мир, 2001,250 с.

27. Акустическая технология в обогащении полезных ископаемых Под ред. В. С. Ямщикова.- М.: Недра, 1988. 232 с.

28. Nonlinear acoustics at the beginning of the 21st Century, v.2, Chapter 13, Elastic wave effect on the fluid in the porous media. - Moscow, 2002, p. 1169- 1264.

29. Основы физики и техники ультразвука. - М.: Высш. шк., 1987, 352 с.

30. Новицкий Б. Г. Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах.— М., 1983,211 с.

31. Жогликов В. А., Лебедев Е. В., Ванягин А. В., Дерябин М. С. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ЗВУКА В ЖИДКИХ СРЕДАХ// Патент RU 2436050 С1, заявка: 2010116919/28, от 28.04.2010.

32. Ершов В.П., Касьянов Д.А., Родченков В.И., Сергеев Д.А. Исследование процессов растворения и роста солевых монокристаллов в неоднородных акустических полях. I. Стоячая волна// Кристаллография, 2008, т. 53, № 1 с. 181 - 186.

33. Ершов В.П., Касьянов Д.А., Родченков В.И.,Сергеев Д.А., Исследование процессов растворения и роста солевых монокристаллов в неоднородных акустических полях. II. Сфокусированное акустическое поле// Кристаллография, 2008 т. 53, № 1 с. 187-193.

34. V. A. Khokhlova, R. Souchon, J. Tavakkoli, О. A. Sapozhnikov, D. Cathignol, Numerical modeling of finite-amplitude sound beams: Shock formation in the near field of a cw plane piston source// J. Acoust. Soc. Am. 110 (1), pp. 95-108.

35. Chao Tao, Jian Ma, Zhemin Zhu, Gonghuan Du, Zihong Ping, The shock formation distance in a bounded sound beamof finite amplitude// J. Acoust. Soc. Am. 114 (1), 2003, pp.114-121.

36. O. A. Sapozhnikov, V. A. Khokhlova, D. Cathignol, Nonlinear waveform distortion and shock formation in the near field of a continuous wave piston source//J. Acoust. Soc. Am. 115 (5), Pt. 1, 2004, pp. 1982-1987.

37. S. Nachef, D. Cathigno, J.N. Tjotta, A. M. Berg, S. Tjotta, Investigation of a hiigh intensity sound beam from a plane transducer. Experimental and theoretical results// J. Acoust. Soc. Am. 98 (4), 1995, pp.3303-3323.

38. A.C. Baker, V.F. Humphrey, Distortion and high-frequency generation due to nonlinear propagation of short ultrasonic pulses from a plane circular piston// J. Acoust. Soc. Am. 92 (3), 1992, pp. 1699-1705.

39. M.A. Averkiou, M.F. Hamilton, Nonlinear distortion of short pulses radiated by plane and focused circular pistons// J. Acoust. Soc. Am. 102 (5), Pt. 1, 1997, pp.2539-2548.

40. J. A. TenCate, An experimental investigation of the nonlinear pressure field produced by a plane circular piston// J. Acoust. Soc. Am. 94 (2), Pt. 1, 1993, pp.1804-1809.

41. Руденко O.B. Самовоздействие пучков волн, содержащих ударные фронты (обзор)// Изв. ВУЗов, Радиофизика, 2003, т. 46, № 5-6, с. 377-391.

42. Наугольных К.А., Островский Л.А. Нелинейные волновые процессы в акустике. - М.: Наука, 1990.

43. Дубровский А.Н., Сапожников О.А. Наблюдение нелинейной эволюции акустических импульсов в отсутствие дифракции// Вест. Моск. ун-та, сер. 3. физ.-астр., 1993, т. 34, № 4, с. 67-73.

44. Фридман В.Е. Саморефракция слабых ударных волн// Акуст. журн., 1982, т. 28, №4, с. 551-559.

45. Т. Ngoc, К. King, W. Mayer, A numerical model for nonlinear and attenuative propagation and reflection of an ultrasonic bounded beam// J. Acoust. Soc. Am. 81 (4), 1987, pp.874-880.

46. A. Van Burent, M.A. Breazeale, Reflection of Finite-Amplitude Ultrasonic Waves. I. Phase Shift// V. 44 (4), 1968, pp.1014-1020.

47. A. Van Buren, M.A. Breazeale, Reflection of Finite-Amplitude Ultrasonic Waves. II. Propagation// V. 44 (4), 1968, pp. 1021-1027.

48. G. Pinton, F. Coulouvrat, J.L. Gennisson, M. Tanter, Nonlinear reflection of shock shear waves in soft elastic media// J. Acoust. Soc. Am. 127 (2), 2010, pp.683-691.

49. Stardenraus, J., and Eisenmenger, W. Fiber-optic probe hydrophone for ultrasonic and shock-wave measurements in water// Ultrasonics, 1993, v. 31, no. 4, pp. 267-273.

50. Sapozhnikov, O.A., Morozov, A.Y., and Cathignol, D. Piezoelectric transducer surface vibration characterization using acoustic holography and laser vibrometry. - Proc. of 2004 IEEE UFFC 50th Anniversary Joint Conference (Montreal, Canada, August 23-27, 2004), pp. 161-164.

51. Wurster, C., Staudenraus, J., and Eisenmenger, W. The fibre optic probe hydrophone// Nature (London), 1994; v. 2, pp. 941-944.

52. Stardenraus, J., and Eisenmenger, W. Fiber-optic probe hydrophone for ultrasonic and shock-wave measurements in water// Ultrasonics, 1993, v. 31, no. 4, pp. 267-273.

53. Royer, D., Dubois, N., and Benoist, P. Optical probing of acoustic fields -Application to the ultrasonic testing of steam generator tubes. - 1992 IEEE Ultrason. Symp. Proc., p. 805.

54. Bacon, D.R. Primary calibration of ultrasonic hydrophones using optical interferometry, IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect. and Freq. Control, 1988, v. 35, pp. 152-161.

55. Sapozhnikov, O.A., Pishchalnikov, Y.A., Maxwell, A.D., and Bailey, M.R. Calibration of PVDF hydrophones using a broad-focus electromagnetic lithotripter// Proceedings of the 2007 IEEE International Ultrasonics Symposium (New York, USA, 2007), pp. 112-115.

56. Maxwell, A.D., Sapozhnikov, О.A., and Bailey, M.R. A new PVDF membrane hydrophone for accurate measurement of medical shock waves// Proceedings of the 2006 IEEE International Ultrasonics Symposium (Vancouver, Canada, 2006), pp. 1608-1611.

57. Lewin P.A., Miniature piezoelectric polymer ultrasonic hydrophone probes// Ultrasonics, 1981, v. 19, pp. 213-216.

58. M.S. Canney, M.R. Bailey, L.A. Crum, V.A. Khokhlova, O.A. Sapozhnikov, Acoustic characterization of high intensity focused ultrasound fields: A combined measurement and modeling approach// J. Acoust. Soc. Am. 124 (4), 2008, pp.2406-2420.

59. B. Zeqiri, A.D. Bond,The influence of waveform distortion on hydrophone spatial-averaging corrections—Theory and measurement// J. Acoust. Soc. Am. 92 (4), Pt.l, October 1992, pp. 1809-1821.

60. Красильников В. А.,Крылов В. В., Введение в физическую акустику, М., 1984.

61. Уизем Д ж., Линейные и нелинейные волны, пер. с англ., М., 1977

62. Beyer R. Т. Nonlinear acoustics. In Physical Ultrasonics, Academic Press, New York, 1969.

63. Наугольных К А, Островский Л А Нелинейные волновые процессы в акустике (М.: Наука, 1990).

64. Makin I. R. S., Averkiou М. A, Hamilton М. F. Second harmonic generation in a sound beam reflected and transmitted at a curved interface// J. Acoust. Soc. Am., 108(4), 2000, pp. 1505-1513.

65. Chitnalah A., Kourtiche D., Allies L., Nadi M. Nonlinear ultrasound parameter measurement in pulse echo mode including diffraction effect. Physical & Chemical News, 26(2005), pp. 27-31.

66. Saito S. Measurement of the acoustic nonlinearity parameter in liquid media using focused ultrasound// J. Acoust. Soc. Am., 93(1), 1993, 162-172.

67. И. А. Луковский, А. Н. Тимоха, Об акустическом воздействии на свободную поверхность ограниченного объема жидкости// Акустический журнал, 1991, Т. 37, с. 144-149.

68. V. Е. Prokhorov and Yu. D. Chashechkin, Modeling the generation and gravity-capillary waves using an underwater sound source, Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics// 2009г., V. 45, № 4, pp. 495-502.

69 Руденко O.B. Нелинейные волны: некоторые биомедицинские приложения// Успехи физ. наук. 2007. Т. 177. № 4. С. 374-383.

70. Корнфельд М., Молохова Н. Вспучивание поверхности жидкости под действием ультразвука, Докл. АН СССР, 1955, № 3, Т. 105, с. 476-477.

71. N. Bilaniuk, G. S. К. Wong, Speed of sound in pure water as a function of temperature//J. Acoust. Soc. Am., V. 93, pp. 1613-1619.

72. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Глав. ред. И.П. Голямина// М.: «Советская энциклопедия», 1979, 400с.

73. B.G Lucas., T.G. Muir, The field of focusing source//J. Acoust. Soc. Amer., 1982, v.72, № 4, p. 1289.

74 Adrian R.J. Particle Imaging techniques for experimental fluid mechanics// Annu. Rev. Fluid Mech, 1991, V 23, pp.261-304.

75. O.V. Rudenko, A.P. Sarvazyan, S.Y. Emelianov, Acoustic radiation force and streaming induced by focused nonlinear ultrasound in a dissipative medium//J. Acoust. Soc. Am. 99 (5), 1996, pp.2791-2798.

76. T. Kamakura, K. Matsuda, Y. Kumamoto, M.A. Breazeale, Acoustic streaming induced in focused Gaussian beams// J. Acoust. Soc. Am. 97 (5), 1995, Pt. 1, pp.2740-2746.

77. N. Zaitseva, L. Carman // Progress in crystal growth and characterization of materials. 2001. P. 1.

78. V.I. Bespalov, V.I. Bredikhin, V.P. Ershov et al.// Jemna Mechaika a Optika, 1995, № 5-6, P. 156.

79. N. Zaitseva, L. Carman, I. Smolsky et al// J. Cryst. Growth, 1999, V. 204, P. 512.

80. Г. Шлихтинг, Теория пограничного слоя, М.: 1956, 742.

81. А.А. Чернов, Е.И. Гиваргизов и др. Современная кристаллография// Т. З.М.: Наука, 1980.407 с.

82. В.И. Беспалов, В.И. Бредихин, В.П. Ершов, и др., Рост кристаллов// Т.17,М.: Наука, 1988. с. 150.

83. В.А. Брайловская, В.В. Зильберверг, JI.B. Феоктистова// Изв. РАН, МЖГ, 2001, №3, 71.

84. Т. S. Hart and М. F. Hamilton, Nonlinear effects in focused sound beams// J. Acoust. Soc. Am. 84, 1988, ppl488-1496.

85. J.N. Tjotta, S. Tjotta, E.H. Vefring, Effects of focusing on the nonlinear interaction between two collinear finite amplitude sound beams// J. Acoust. Soc. Am. 89 (3), 1991, ppl017-1027.

86. T.S. Hart, M.F. Hamilton, Nonlinear effects in focused sound beams// J. Acoust. Sec. Am. 84 (4), 1988, pp.1488-1496.

87. M.A. Averkiou, M.F. Hamilton, Measurements of harmonic generation in a focused finite-amplitude sound beam// J. Acoust. Soc. Am. 98 (6), 1995, pp.3439-3442.

88. Y. Zhou, P. Zhong, Focusing of shock waves induced by optical breakdown in water//J. Acoust. Soc. Am. 123 (6), 2008, pp.4071-4081.

89. D. Kouznetsov, A. Garcia-Valenzuela, Theory of the backscattering of sound by phase-matched nonlinear interaction// J. Acoust. Soc. Am. 105 (3), 1999, pp.1584-1591.

90. Аскарьян Г.А. Самофокусировка и фокусировка ультра- и гиперзвука// Письма в ЖЭТФ, 1966, т. 4, вып. 4, с. 144-147.

91. Мусатов А.Г., Руденко О.В., Сапожников O.A. Учет нелинейной рефракции и нелинейного поглощения при фокусировке мощных импульсов// Акуст. журн., 1992, т. 38, № 3, с. 502-510.

92. Мусатов А.Г., Сапожников O.A. Фокусировка слабых акустических импульсов// Вест. Моск. ун-та, сер.З. физ.-астр., 1993, т. 34, № 4, с. 94-97.

93. Мусатов А.Г., Сапожников O.A. Нелинейные эффекты при фокусировке акустических импульсов с ударным фронтом// Акуст. журн., 1993, т. 39, №3, с. 510-516.

94. Мусатов А.Г., Сапожников O.A. Фокусировка мощных акустических импульсов при различных углах раскрытия волнового фронта// Акуст. журн., 1993, т. 39, № 2, с. 315-320.

95. Зверев В.А., Калач ев А.И., Измерения рассеяния звука звуком при наложении акустических пучков// Акустический журнал, 1968, т. 14, Вып.2, с.214-220.

96. Наугольных К.А., Ромаренко Е.В., О зависимости коэффициента усиления фокусирующей системы от интенсивности ультразвука// Акустический журнал, 1959, т.5, № 2, с.191-196.

97. Сутин А.М.., Влияние нелинейных эффектов на свойства акустических систем// Акустический журнал, 1978, т.24, с.593-601.

98. Баранник Е.А., Кадников О.Г., Папакица В.В., О рассеянии звука звуком при наложении фокусированных пучков// Акустический журнал, 1986, т.32, № 4, с.513-517.

99. Баранник Е.А., Кадников О.Г., О нелинейных источниках в области наложения сходящихся сферических волн// Акустический журнал, 1987, т.33, № 2, с.353-354.

100. Du G., Breareale M.A., Theoretical description of focused Gaussian ultrasonic beam in a nonlinear medium/7 J. Acoust. Soc. Arner., 1987, v. 81, p. 51-57.

101. Гамильтон М.Ф., Руденко O.B., Хохлова B.A., Новый метод расчета параксиальной области интенсивных акустических пучков// Акустический журнал, 1997, т.43, № 1, с.48-53.

102. Сапожников О.А., Фокусировка мощных акустических импульсов, Акустический журнал// 1991, т.37, № 4.

103. Зверев В.А., Калачев А.И., Модуляция звуа звуком при пересечении акумтических волн// Акустический журнал, 1970, т. 16, Вып.2, с.245-251.

104. Зверев В.А., Калачев А.И., Излучение звука из области пересечения двух звуковых пучков// Акустический журнал, 1969, т. 15, Вып.З, с.369-376.

105. Донской Д.М., Сутин A.M., Рассеяние звука обусловленное нелинейностью среды// Акустический журнал, 1980, т.26, Вып.З, с.411-415.

106. Kas'yanov D. A, Shalashov G. М., Low-Frequency Backscattering From Focal Area of Focused Beam, Nonlinear acoustics at the beginning of the 21st Century, Proceedings of the 16thISNA, v.2, p. 1201 - 1204, Moscow, 2002.

107. Дерябин M.C., О теоретическом и экспериментальном исследовании нелинейного рассеяния из фокальной области сходящегося волнового фронта, Диплом магистра, ННГУ, 2007.

108. Тартаковский Б.Д., О «фазовом скачке» в фокусе сферических звуковых пучков// Акустический журнал, 1961, т.7, с.228-235.

109. Тартаковский Б.Д., Звуковое поле в фокальной плоскости сходящихся сферических пучков// Акустический журнал, 1960, т.6, с.96-100.

ПО. Касьянов Д.А., Некоторые замечания относительно функции Грина кольца// Акустический журнал, 1993, т. 39, вып. 5, с. 949-951.

111. Гоноровский И.С., Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Сов. Радио, 1964. с.695.

112 Сиротюк М.Г., Экспериментальное исследованиепроцесса развития ультразвуковой кавитации начастоте 500 кГц // Акуст. журн. 1962. Т. 8. №2.С.216-219.

113. Lukas В.G., Muir T.G., The field of a focusing source// J. Acoust. Soc. Amer., 1982, v.72, № 4, p.1289.

114. Левин B.M. и др., Поле сферического фокусирующего преобразователя с произвольным углом раскрытия// Акустический журнал, 1987, т.ЗЗ, Вып.1, с.140.

115. Каневский И.Н. Фокусирование звуковых и ультразвуковых волн. - М.: Наука, 1977, 336с.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Дерябин М.С., Касьянов Д.А., Курин В.В. О детектировании импульсного сигнала в фокальной области сходяъцегося волнового фронта/1 Акустический журнал, 2010, Т. 56, №4, с.1-6.

2. Дерябин М. С., Касьянов Д.А., Родченков В.И., Сергеев Д.А., Экспериментальное исследование акустических течений в сфокусированном ультразвуковом поле// ПМТФ, 2010, Т. 51, №5, с. 1-7.

3. S. N. Gurbatov, М. S. Deryabin, D. A. Kasyanov, V. V. Kurin, V. I. Rodchenkov,and D. A. Sergeev, The Influence of a Nonuniform Acoustic Fieldon Small Scale Processes at a Heterogeneous Boundary// Acoustical Physics, 2010, Vol. 56, No. 6, pp. 856-860.

4. Жогликов В. А., Лебедев E. В., Ванягин А. В., Дерябин М. С. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ЗВУКА В ЖИДКИХ СРЕДАХ// Патент RU 2436050 С1, заявка: 2010116919/28, от 28.04.2010.

5. Deriabin M.S., Kasiyanov D.A. About Diffraction Phenomena Accompanying Nonlinear Transformations in Focused Acoustic Fields// Nonlinear Acoustics -Fundamentals and Applications (ISNA 18), 18th International Symposium of Nonlinear Acoustics, AIP Conference Proceedings #1022, NY, 2008, P. 107-110.

6. Gryaznova I. Yu., Gurbatov S. N., Kasiyanov D.A, Deriabin M. S., Kurin V. V., Storozhev E. N. Diffraction and Nonlinear Effects in the Generation of Higher Harmonics in High-Intensity Acoustic Beams// Nonlinear Acoustics -Fundamentals and Applications (ISNA 18), 18th International Symposium of Nonlinear Acoustics, AIP Conference Proceedings #1022, NY, 2008, P. 111-114

7. Deriabin M., Kasyanov D., Kurin V. Laboratory experiments on interaction of powerful acoustic pulses with water-air free boundary// FORUM ACUSTICUM 2011 27. June - 1. July, Aalborg, p. 915-919.

8. Дерябин M.C., Касьянов Д.А. Детектирование импульсного сигнала в фокальной области сходящегося волнового фронта// Сб. трудов XVIII

сессии Российского акустического общества. М.: ГЕОС, 2006, том 1, с. 152156.

9. Дерябин М.С., Касьянов Д.А., Курин В.В. Экспериментальное исследование детектирования импульсного сигнала в фокальной области сходящегося волнового фронта // Сб. трудов XIX сессии Российского акустического общества. М.:ГЕОС,2007, том 1,с. 170-173.

Ю.Дерябин М.С., Касьянов Д. А., Курин В.В,. Сторожев E.H. О конкурирующем влиянии дифракционных и нелинейных эффектов на форму слабых ударных волн в интенсивных акустических пучках. Лабораторный эксперимент// Сборник трудов XX Сессии Российского Акустического общества, том 1, с. 130 - 134, М., ГЕОС, 2008.

П.Гайниев A.B., Дерябин М.С., Курин В.В. Экспериментальное исследование характеристик объёмных акустических резонаторов!! Сборник трудов XXII Сессии Российского Акустического общества, том 1, с. 123- 127, М., ГЕОС, 2010.

12.Грязнова И.Ю., Дерябин М.С., Касьянов Д.А., Курин В.В. Особенности проведения экспериментов по исследованию нелинейного взаимодействия волн в ограниченных средах в лабораторных условиях!! Сборник трудов Научной конференции «Сессия Научного совета РАН по акустике и XXIV сессия Российского акустического общества». Т.1,-М.:ГЕОС,2011,с. 158-161.

13. Дерябин М.С., Касьянов Д. А. Об импульсном режиме работы ультразвукового концентратора// Труды научной конференции по радиофизике, ННГУ, 2005, с. 257-258.

14.Дерябин М.С., Касьянов Д.А. О нелинейном рассеянии из фокальной области сферического концентратора, работающего в импульсном режиме!! Труды научной конференции по радиофизике, ННГУ, 2006, с. 4950.

15. Дерябин М.С., Касьянов Д.А., Курин В.В. Экспериментальные исследования детектирования импульсного сигнала в фокальной области сферического концентратора/1 Труды научной конференции по радиофизике, ННГУ, 2007, с. 173-175.

16.Гайниев A.B., Дерябин М.С., Курин В.В. Исследование характеристик объёмных акустических резонаторов И Труды научной конференции по радиофизике, ННГУ, 2009, с. 194-195.

17. Дерябин М.С. О нелинейном рассеянии из фокальной области пьезокерамического концентратора!I Сборник трудов XI Нижегородской сессии молодых ученых, Естественнонаучные дисциплины, 2006, с. 12.