Nonlinear formation of low-frequency fieldby diffracting high-frequency wave beams

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The universal theory of “parametric” sound emitters is presented, taking into account the attenuation and diffraction of interacting waves in the quasi-optical approximation. Expressions are given that describe the structure of the low-frequency field excited by high-frequency waves with arbitrary amplitude and phase distributions on the surface of pump converters. Universal formulas for calculating directional patterns are given. The dynamics of pattern formation is described. The results of calculating the regime of highly distorted pump waves containing shock fronts are presented.

全文:

受限制的访问

作者简介

O. Rudenko

Lomonosov Moscow State University; Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences; Schmidt Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: rudenko@acs366.phys.msu.ru

Faculty of Physics

俄罗斯联邦, Moscow; Moscow; Moscow

参考

  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.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. (a) — Dependences on the distance of the normalized TCG amplitude for the interaction region limited by the filter (solid curves) or attenuation (dashed curves); (b) — transverse distribution of the TCG amplitude at different distances.

下载 (124KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Angular width θL of the longitudinal multiplier for different lengths of the interaction region indicated by each solid curve; dashed curves are similar dependences of the angular width θT of the transverse multiplier.

下载 (96KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Dependences on the distance of the normalized amplitude of the TCG for the interaction region limited by attenuation.

下载 (111KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Dependences on the distance of the normalized amplitude of the VCG on the beam axis for different coefficients n.

下载 (84KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Dependences on the distance of the normalized width of the radiation pattern for different n.

下载 (101KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Dependences on the distance of the amplitudes of the first three low-frequency harmonics (solid curves) and their sources (dashed curves).

下载 (94KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Directional pattern for the amplitude of the second low-frequency harmonic, containing a dip on the beam axis.

下载 (84KB)
索引源数据
9. Fig. 8. (a) — Formation of the diagram of the second low-frequency harmonic and a dip in its center; (b) — behavior of the squares of the amplitudes of the first three harmonics on the beam axis (solid curves) and during the formation of discontinuities in the zone of spherical divergence (dashed curves).

下载 (115KB)
索引源数据

版权所有 © The Russian Academy of Sciences, 2025