TO A QUESTION ABOUT QUASIBAND OF ACOUSTIC AXIS OF THE ANGLE BEAM PROBE

On the basis of modelling an acoustic path of the angle beam probe with a reflector as a side drilled hole influence of two factors resulting to quasiband of acoustic axis of the angle beam probe is shown, first of which is connected to change of amplitude echo signal owing to attenuation of a shear wave in the environment due to absorption and dispersion, and the second factor – with change of amplitude owing to a divergence of wave fronts radiated and received elastic waves. Influence of the first factor is increased with growth of attenuation and depth of reflector, and the second – on increase of distance up to a reflector practically does not depend. Quantitative estimations have revealed a ratio of influence of both factors on size of a angle quasiband of acoustic axis on value of factor of attenuation of shear waves. Reduction of an angle quasidand with increase of radius piezoplate of the angle beam probe is shown at constant operation frequency, that is at narrowing the directivity characteristic of the probe.

Оценка реальной чувствительности приемочного ультразвукового контроля рельсов

In this article, the analysis of the acoustic path during the ultrasonic pulse echo testing of the rail head in production is carried out. The influence of the parameters of the applied piezoelectric transducers on the distribution of sensitivity for the sounding scheme used in the existing installations is estimated and the real sensitivity of detecting defects of the «non-metallic inclusion» type is estimated.

Methods and Algorithms Sound Signals Processing

This article discusses methods and algorithms for processing sound signals, the purpose and classification of filters, basic digital filters, first-order low and high-pass filters for solving technical problems, including matching signal parameters with the characteristics of the electro-acoustic path.

Arbitrary shaped acoustic omnidirectional absorber based on transformation theory

In this study, an arbitrary shaped acoustic omnidirectional absorber (AOA) is achieved for absorbing incoming acoustic/elastic waves in the ambient environment. Using the transformation acoustics theory, we present a theoretical framework for two-dimensional acoustic path guidance around arbitrary shapes for which the material parameters in the transformed space can be obtained analytically. Results indicate that the transformed space is distorted rather than compressed; numerical simulations confirm that these absorbers exhibit a remarkably large absorption and that the proposed method can control acoustic absorption for arbitrary geometries of interest. This method can potentially be applied to sound absorption and noise control.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ В МЕЛКОМ МОРЕ ВДОЛЬ КРОМКИ КОНТИНЕНТАЛЬНОГО ШЕЛЬФА

Анализируются результаты натурного эксперимента по распространению импульсных акустических сигналов на шельфе Японского моря в осенне-летний период 2018 года. Цель эксперимента состояла в определении времен прихода и эффективных скоростей распространения сигналов вдоль акустической трассы,ориентированной вдоль кромки шельфа. В ходе теоретического анализа и моделирования распространенияакустических колебаний для условий эксперимента разработана методика прогноза эффективных скоростейраспространения импульсных сигналов на большие расстояния в мелком море. Методика основана на усреднении групповых скоростей первой модальной компоненты сигнала по всей трассе.The purpose of the paper is to present the interpretation of field experiments, dedicated to studying the propagation of impulse acoustic signals on the shelf of the Sea of Japan in the autumn-summer period of 2018. The main goal of the experiments was to determine arrival times and effective sound velocities of the propagation of the pulsed signals in underwater acoustic path trace oriented along the edge of the continental shelf. During theoretical analysis and modeling of sound propagation, the methodology for predicting the effective propagation velocity of pulsed signals over long hauls in the shallow sea was developed. It is based on averaging of the group velocities of the first modal component of the signal over the entire path.

ESTIMATION OF THE SYNOPTIC EDDIES INFLUENCE ON THE ACOUSTIC RANGING ACCURACY

Разработка систем акустической навигации и акустической дальнометрии в настоящее время является одной из наиболее актуальных практических задач акустики океана. В работе исследуется вопрос о влиянии крупномасштабных неоднородностей поля скорости звука в океане на точность решения задачи акустической дальнометрии. В качестве примера такой неоднородности нами выбран устойчивый антициклонический вихрь, наблюдающийся в южной части Японского моря в летний период. В работе проведены вычислительные эксперименты по исследованию влияния этого вихря на структуру звукового поля, формируемого на акустической трассе, проходящей через его центр, источником навигационных сигналов (ИНС), расположенным на шельфе. В ходе этих экспериментов по гидрологическим данным, полученным с помощью моделей глобальной циркуляции океана NEMO и ИВМ РАН, для этой трассы построена модель нерегулярного волновода «шельф–глубокий океан», после чего с помощью метода широкоугольных параболических уравнений выполнено моделирование акустического поля, формируемого ИНС в таком волноводе. Далее в работе также выполнен анализ модовой структуры этого поля, определены интервалы локализации различных модальных компонент сигнала и рассчитаны эффективные скорости распространения сигналов от ИНС на различных горизонтах приема, после чего исследовано влияние синоптического вихря на данные характеристики волновода. На основе этого анализа выполнены оценки влияния вихря на времена прихода сигналов от ИНС в точку приема, а также дополнительная погрешность решения задачи акустической дальнометрии, обусловленная этим влиянием. Результаты исследования показывают, что в рамках рассматриваемой методики решения задачи акустической дальнометрии даже относительно крупный неучтенный синоптический вихрь, ядро которого находится непосредственно на трассе, оказывает относительно слабое влияние на точность определения дальности (около 30 м для трассы протяженностью 300 км, или 0,01%). The development of acoustic navigation and acoustic ranging systems is currently one of the most important practical problems of ocean acoustics. In this study, the influence of large-scale inhomogeneities on the sound speed field in the ocean on the accuracy of acoustic ranging problem solution is considered. As a representative example of an inhomogeneity of this kind, we chose a stable anticyclonic eddy that is observed in the southern part of the sea of Japan in summer. In this work, computational experiments are conducted in order to study the influence of this eddy on the structure of the sound field formed along an acoustic path passing through the eddy's center by a source of navigation signals (SNS) located on the shelf. In the course of these experiments, a model of a range-dependent "shallow-to-deep-sea" waveguide was constructed along this path using hydrological data obtained from NEMO and INM RAS global ocean circulation models. After that, the acoustic field produced by the SNS in this waveguide was simulated by the method of wide-angle parabolic equations. The mode structure of the field along the path is studied, localization intervals of various modal components of the signal are determined, and the effective propagation velocities of signals transmitted by SNS are calculated at various reception horizons. The influence of the synoptic eddy on these waveguide characteristics is also investigated. On the basis of this analysis, the effect of the eddy on arrival times of the signals propagating from the SNS to the reception point is estimated, as well as the additional error in the solution of acoustic ranging problem caused by the presence of the eddy. The results of the study show, that within the framework of the considered technique of acoustic ranging problem solution, even the presence of a large unaccounted synoptic eddy, with its core located directly on the acoustic path, has a relatively weak effect on the accuracy of range estimation (about 30 m for a path 300 km long, or 0,01%).