Academic literature on the topic 'Акустичне поле'

Стаття присвячена зниженню шуму транспортних потоків застосуванням шумозахисних екранів, встановлених на мостових спорудах (мостах, віадуках, шляхопроводах тощо). В статті поставлено та розв’язано аналітичну задачу з визначення акустичної ефективності звуковідбивного акустично жорсткого екрана на прилеглій території, що потребує шумозахисту і знаходиться нижче лінійного джерела шуму. Представлена розрахункова математична модель враховує вплив на акустичну ефективність шумозахисного екрана звуковідбивної акустично жорсткої півплощини – полотна мостової споруди. За результатами даного аналітичного дослідження встановлено, що для точок в зоні акустичної тіні, розташованих вище рівня полотна споруди, вплив акустично жорсткого полотна на ефективність екрана є незначним і для цієї зони результати розрахунку ефективності екранів за відомим методом Маєкави та методом, викладеним у цій статті, збігаються. В зоні акустичної тіні, розташованої нижче рівня полотна споруди, відзначається наявність області пониженої ефективності екрана, що не узгоджується зі сталим стереотипом, що при збільшенні кута акустичної тіні, ефективність екрана тільки зростає. Для цієї зони звукового поля наявні суттєві розбіжності між результатами розрахунку, отриманих за методом Маєкави і методом, представленим у даній статті. Виявлена неузгодженість у результатах розрахунку в даній зоні акустичної тіні визначається впливом екранування лінійного джерела звуку самим полотном мостової споруди, врахованим у даній розрахунковій моделі. Це є новим аналітичним результатом, підтвердженим лабораторними експериментальними дослідженнями акустичної ефективності шумозахисних екранів на фізичних моделях.

Основним напрямком даної роботи є вирішення аналітичної задачі шляхом розрахунку енергетичного діапазону акустичної локації поодиноких об'єктів, які генерують шум. В результаті її вирішення шляхом розрахунку енергетичного діапазону акустичної локації об'єкта, що генерує шум, була встановлена залежність поточного значення відстані до об'єкта в метрах, при якій рівність регулярності загасання акустичного поля в однорідній необмеженій атмосфері від енергетичного потенціалу приймального пристрою досягається питомим джерелом шуму в децибелах. Це і є бажаним значенням енергетичної дальності виявлення об'єкта, що генерує акустичні збудження. Далі запропонована методика проведення розрахунків по визначенню енергетичного діапазону джерел шуму та дається графічна інтерпретація отриманих результатів. Таким чином дія акустичного пристрою вирішує проблему виявлення цілі по дальності на основі такої демаскуючої ознаки, як акустичний шум об'єкта на тлі інших атмосферних і штучних шумів.

Зміни, які відбуваються в агропромисловому комплексі потребують розробки та створення нових знарядь і машин, та вдосконалення наявних. Це, в свою чергу, можливо лише при розгляданні обробітку ґрунту як доповнення до природних процесів утворення самого ґрунту із врахуванням біологічних, фізичних та механічних властивостей, а також зменшенням енергетичних затрат на його обробіток, через те, що агротехнічні заходи основного обробітку ґрунту з економічної точки зору є найбільш енергоощадними серед всього комплексу технологічних операцій вирощування та збирання сільськогосподарських культур. Тому проблема створення енергоощадних технологій та технічних засобів обробітку ґрунту, які сприяють цьому збереженню – це ні що інше, як проблема екологічного та енергетичного значення, яка не може бути вирішена простим зменшенням глибини обробітку ґрунту. Таким чином, для розв’язання цих питань необхідно застосовувати більш прогресивні методи обробітку, зокрема, розущільнення ґрунту. Важливим є технічне забезпечення цієї технологічної операції в сучасній галузі рослинництва, щоб понести найменші енергетичні затрати та підвищити врожайність сільськогосподарських культур. У статті наведено аналіз наявних сучасних приладів для вимірювання щільності ґрунту в режимі безперервної реєстрації: пенетраторів, пенетрометрів, цифрових твердомірів, GPS-пенетрометрів, а також розглядається питання застосування ультразвуку для виявлення ущільнених ділянок поля, яке обробляється. Розглядається акустична поведінка плужної підошви, її основні акустичні константи. Описано основні результати проведеного дослідження на базі розробленої моделі оперативної системи визначення глибини залягання ущільненого шару ґрунту із застосування радіофізичного методу дослідження механічних і фізичних властивостей ґрунту, які базуються на ультразвуковому випромінюванні, методу безперервного радіохвильового профілювання в русі, тобто сканування ґрунту відбувається під час руху машинно-тракторного агрегату в момент обробітку поля, методу синтезу технічних засобів, теорії автоматичного управління із застосуванням ультразвукового пристрою визначення глибини залягання плужної підошви (ПВГП). Проведено аналіз одержаних результатів із застосуванням датчика з одним та двома каналами приймально-передавального тракту. Досліджується оптимальна висота встановлення датчика над поверхнею ґрунту.

Проведені дослідження частотних і кутових характеристик амплітуд коливальних швидкостей циліндричних випромінювачів у внутрішньому об’ємі яких, заповненому рідиною, розміщені акустичні екрани в залежності від відстані між п’єзокерамічною оболонкою випромінювачів та екраном. Здійснена оцінка на їх основі можливостей механічної міцності випромінювачів. Показано, що така технічна реалізація гідроакустичних випромінювачів створює ряд переваг, цікавих з точки зору підвищення ефективності гідролокаційних станцій. Встановлено, що коливальна швидкість реальних джерел звуку суттєво залежить як від внутрішнього імпедансу, так і від реакції зовнішнього оточуючого середовища, оскільки джерела звуку відзначаються конечними значеннями свого внутрішнього механічного опору. Тому зміною звукового поля у внутрішній порожнині перетворювача можливо управляти параметрами його механічного поля. При роботі гідролокаційних станцій в режимі випромінювання в області низькочастотних резонансів екранованих перетворювачів суттєво збільшується небезпека механічного руйнування перетворювачів гідроакустичних антен в зв’язку з різким збільшенням амплітуд їх коливальних швидкостей та появою можливості перевищення амплітудами коливальних швидкостей значень, допустимих з точки зору механічної міцності. Ця обставина повинна враховуватись при побудові генераторних пристроїв трактів випромінювання гідролокаційних станцій.

Метою роботи є підвищення ефективності флотаційного доведення магнетитових концентратів шляхом дезінтеграції рудних флокулоутворень та очищення поверхні часток. Запропоновано застосовувати нелінійні ефекти поля високоенергетичного ультразвуку та дослідити особливості формування кавітаційних режимів у залізорудній пульпі для дезінтеграції рудних флокулоутворень та очищення поверхні часток рудної сировини. На основі узагальненої моделі динаміки руху повітряних бульбашок, представленої у вигляді рівняння Релея-Плессета, розраховано параметри ультразвукового впливу для формування і підтримання у залізорудній пульпі кавітаційних процесів і акустичних течій. На підставі дослідження закономірностей протікання кавітаційних процесів одержано залежності, які дозволяють визначити оптимальну частоту високоенергетичного ультразвуку для підтримання кавітаційних процесів у залізорудній пульпі у залежності від параметрів її складових. Для моделювання процесу поширення ультразвукового сигналу в рідкому середовищі в умовах зміни швидкості поширення звуку та зміни щільності використовують метод k-space першого й другого порядку, заснований на системі лінійних рівнянь першого порядку. Розрахунок потужності високоенергетичного ультразвуку, що дозволяє підтримувати кавітаційні режими у залізорудній пульпі, здійснювався на основі результатів дослідження поширення фронту ультразвукового імпульсу за допомогою комп’ютерного моделювання. На основі результатів моделювання встановлено, що для підвищення якості очищення часток руди перед флотацією доцільно здійснювати просторовий вплив на залізорудну пульпу, який включає комбінацію високоенергетичного ультразвуку з частотою 20 кГц в кавітаційному режимі, модульованого високочастотними імпульсами з частотою від 1 до 5 МГц та імпульсного магнітного поля спадної напруженості. При дослідженні процесу флокулоутворення та дефлокуляції враховано залежність величини магнітної сприйнятливості часток рудної сировини від тривалості намагнічування.Результати експериментальних досліджень використання пристрою розмагнічування часток залізорудної пульпи, одержані із застосуванням ультразвукового гранулометра «Пульсар».

На сучасному етапі розвитку вищої освіти в Україні використання мультимедійних технологій у навчальному процесі здобуває особливу актуальність. Інформатизація та комп’ютеризація освіти дозволяє по-новому поглянути на організацію навчально-виховного процесу, необхідність вироблення єдиного стандарту до проведення занять та оволодіння методикою застосування інформаційних, телекомунікаційних, комп’ютерних та мультимедійних продуктів професорсько-викладацьким складом вищого навчального закладу. Особливо це стосується застосування мультимедіа під час проведення лекцій.Мета статті полягає у дослідженні психологічних особливостей побудови мультимедійної лекції при викладанні ІТ-дисциплін в технічному ВНЗ.Концептуальну основу моделі формування нового знання [1] складають розуміння, засвоєння й використання на практиці нової інформації. Пізнання навчального матеріалу починається зі створення яркого, емоційно забарвленого образу об’єкта, що пізнається. На цьому етапі у студентів формуються уявлення, відбувається розуміння інформації, узагальнюються вже отримані знання. На етапі засвоєння матеріалу відбувається його запам’ятовування завдяки багаторазовим повторенням інформації у різних контекстах. На етапі застосування отриманих нових знань відбувається їхнє використання у практичній діяльності, наприклад, при вирішенні творчих завдань (рис. 1).Мультимедійна лекція є однією з найефективніших форм проведення занять у вищому навчальному закладі. Вона є гіпертекстом, оскільки інформація структурується й узагальнюється лінійно, а знання інтегруються. Гіпертекстовість допомагає глибокому проникненню у зміст матеріалів, що пропонуються студентам, сприяє встановленню балансу в розумінні інформації.Означене подання лекційного матеріалу припускає демонстрацію навчального матеріалу на великому екрані у супроводі лектора. У такому випадку лекція містить: найменування розділів досліджуваної теми і основні тези; рухомий і нерухомий ілюстративний матеріал (у тому числі – екранні копії, схеми, динамічні комп’ютерні моделі тощо); звукові компоненти відеофрагментів та інші джерела звуку.Рис. 1. Етапи засвоєння нових знань Навчальні аудиторії мають бути обладнані сучасними програмними продуктами та апаратними засобами для організації освітнього процесу: проекторами, моторизованими екранами, камерами, ноутбуками, комп’ютерами, автоматизованими навчальними системами, системою відео нагляду та акустичним обладнанням (рис. 2). Цей комплекс здатний вирішувати завдання проведення мультимедійних лекцій, онлайн-занять, семінарів, поточного тестування.Слайдова презентація вчить студентів структурувати й інтерпретувати інформацію, активізує їхні творчі здібності, дає можливість створювати мисленнєві завдання, формувати умови для альтернативних рішень та здійснювати інтерактивні зв’язки.Мультимедійна лекція побудована на дидактичному принципі наочності, завдяки якому уявлення й поняття формуються у студентів на основі чуттєвого сприймання предметів та явищ. Він передбачає опору не тільки на зір, але й на інші органи почуття [2]. Наочність не тільки сприяє більш успішному сприйняттю та запам’ятовуванню навчального матеріалу, але й дозволяє проникнути глибоко у сутність предметів та явищ, що пізнаються. Це відбувається завдяки роботі обох півкуль головного мозку. Ліва півкуля працює при засвоєнні логічно побудованої інформації, а також засвоєнні точних наук у цілому. Права півкуля, що відповідає за образно-емоційне сприйняття інформації, починає активно працювати саме при її візуалізації.Рис. 2. Схема мультимедійної аудиторії В психологічній літературі описано багато способів поєднання слова й наочності. За Л. В. Занковим, за допомогою слова викладач керує діяльністю студентів з об’єктами та явищами, а знання про них студенти отримають у процесі безпосереднього спостереження за цими явищами [3]. Завданням викладача є надання чітких формулювань навчальних завдань для студентів, а також підбір необхідних матеріалів, наочних засобів. Завдяки візуалізації навчальний матеріал засвоюється міцно й надовго.За допомогою мультимедійної лекції забезпечується зв’язок між науковою теорією й матеріальною дійсністю, коли уявлення студентів про предмети та явища дійсності узагальнюються, перебудовуються у поняття та абстрактні узагальнення. Студенти формулюють закони й правила, завдяки яким працюють ці явища.Технологія презентації мультимедійної лекції активізує творчі здібності студентів, розвиває конвергентне й дивергентне мислення, тому що під час лекції вони вводяться в активну пізнавальну діяльність.Мультимедійні ілюстративні матеріали, окрім підтримки вміння вчитись, дозволяють розглядати явища у складній багаторівневій сукупності. Завдяки цим ілюстраціям у мозку студента формуються численні двосторонні зв’язки, що охоплюють[4]:– стовбур мозку (координує всі процеси в мозку й тілі та відповідає, в тому числі, за швидкість сприйняття та обробку інформації);– первинні сенсорні поля кори (слухові, зорові, кінестетичні відчуття та рухи), що виконують обробку інформації, яка поступає із зовнішнього середовища ще до втручання свідомості;– асоціативні поля кори (обробляється та інтегрується інформація складного порядку, щоб надати сенс сприйнятому матеріалу).Ступінь засвоєння матеріалу залежить від багатьох факторів, але найбільш ефективним є використання у комплексі аудіовізуальних засобів, за допомогою який людський мозок краще засвоює інформацію.Аудіовізуальна, тобто мультимедійна, презентація полегшує розуміння матеріалу, що представляється, а також орієнтацію студентів у складній сукупності зв’язків між окремими його компонентами. Аудіовізуальність у мультимедійній лекції може бути представленою у різних формах: у голосовому супроводі викладача, у колористичній семіотиці (зелений – заспокоює, блакитний – викликає творчість, фантазію, червоний – концентрує увагу, створює необхідне для узагальнення напругу), у музиці, яка налаштовує на певний ритм роботи. В результаті навчальна інформація проходить природній шлях через візуальне, чуттєве, дігітальне сприйняття до її згортання в узагальнення, резюме. Таким чином, забезпечується інтерактивний спосіб засвоєння лекційного матеріалу, формується дискурсивне мислення, дискурсивна особистість студента, забезпечується зв’язне міркування, коли кожна наступна думка зумовлена попередньою у русі презентацій, демонструються дедуктивні й індуктивні умовисновки.До мультимедійної лекції висуваються декілька вимог, що має враховувати викладач. Серед них:– лекція має забезпечити систематизацію наявних знань студентів, а також засвоєння нової інформації;– лекція має ставити проблемні питання перед студентами й допомагати їх вирішувати;– демонструвати різні способи візуалізації.Викладач, готуючи мультимедійну лекцію, має враховувати рівень підготовленості студентів, професійну спрямованість, особливості конкретної теми [2].При розробці мультимедійної лекції викладач має продумати порядок, логіку слайдів, їхню послідовність, пріоритетність матеріалу. Вона може бути повністю автоматизованою та супроводжуватись заздалегідь записаним текстом з боку лектора. Така форма лекції не дає можливості втручатись лекторові у її хід, тому зв’язок між студентами й викладачем буде порушено.Лектор зберігає час, необхідний для записів на дошці, диктовку нових термінів, роботи з додатковою апаратурою, як при стандартній лекції.Використовуючи одночасно зорові й слухові аналізатори студентів під час лекційного заняття, викладач суттєво впливає на процес засвоєння знань студентами, на їхні відчуття, сприйняття. Сигнали, що поступають у головний мозок через органи почуття, включаються у судження та умовисновки. Це, у свою чергу, сприяє успішному протіканню процесу пізнання, осмислення й закріплення інформації.До мультимедійної лекції висуваються особливі технічні вимоги. Так, тривалість показу одного слайда не повинна перевищувати 2-3 хвилин, а відеоролика – 5-6 хвилин. Необхідно враховувати можливості емоційного впливу на студентів. Багато кольорів будуть заважати сприйманню інформації. Рисунки, схеми, фотографії повинні мати максимальний розмір та рівномірно заповнювати екран. Звуковий супровід лекції не повинен відволікати студентів від навчального завдання. Шрифт повинен бути таким, щоб із самої крайньої точки аудиторії було видно текст. Як правило, більшість лекторів обирають кегль не менш ніж 20. Треба використовувати однаковий шрифт при поданні текстового матеріалу.Під час мультимедійної лекції необхідно залучати у навчальний процес студентів. Лектор для розвитку пізнавального інтересу студентів може використовувати спеціальні методичні прийоми: відключити звук та попросити студентів пояснити інформацію; попросити студентів знайти відповідь на певне питання, встановити логічні зв’язки між предметами та явищами навколишньої дійсності.Розвиток мисленнєвої діяльності має характер полісуб’єктності, тобто залучення студентів у процес отримання знань [5]. Згідно з цим принципом навчання інформація на слайді має подаватись поступово, з обов’язковою попередньою участю у обговоренні з боку студентів.Згідно з І. В. Вачковим, формування понять, а також нових знань відбувається за наступними етапами: сприйняття об’єкту, його осмислення, запам’ятовування властивостей та відносин, активне відтворення, перетворення. Це активна діяльність студентів, що керується викладачем. При цьому можна спостерігати декілька рівнів засвоєння навчальної інформації, навчального пізнання [1; 5]. Окремо можна виділити репродуктивний і продуктивний види навчальної діяльності студентів та розглянути їхню структуру, беручи до уваги самостійність виконання навчальних завдань. Якщо на репродуктивному рівні засвоєння нових знань студенти повторюють інформацію за викладачем, відтворюють її за взірцем, то на продуктивному рівні вони самостійно шукають нову інформацію, роблять умовисновки, знаходять нестандартні рішення завдань.Ґрунтуючись на викладеному, можна сказати, що при підготовці та проведенні мультимедійної лекції з ІТ-дисциплін необхідно оптимальним способом поєднати аудіовізуальне представлення матеріалу з психологічними особливостями сприйняття нових даних студентами різних психотипів з метою подальшого застосування отриманих в результаті навчання знань.

З використанням спеціально розробленого програмного забезпечення проведено чисельне дослідження впливу параметрів ультразвукової кавітації на потік тепла, спрямованого через переріз капіляра, зануреного в рідину, якщо кавітація збуджена під каналом капіляра. Проведений аналіз впливу частоти ультразвукових коливань, рівноважної температури рідини, діаметру капіляра на потужність сформованого теплового потоку. Знайдені обмеження, які накладає частота ультразвукових коливань на діапазон максимальних радіусів кавітаційних порожнин та припустимий діаметр капілярів. Визначені оптимальні значення параметрів, при яких потужність теплового потоку є максимальною.

Дипломна робота містить основну частину на 75 аркушах, 63 ілюстрацій. Метою роботи є аналіз існуючої літератури, засвоєння теоретичних знань і реалізація їх на проектованому прикладі. А саме система адаптивної акустики в поєднанні з системою Wave Field Synthesis(WFS) в мультифункціональному залі. Головною функцією якого є відтворення різних програм, від мовних і музичних до відтворення звуку за стандартом Dolby. Після підбору всіх вхідних данних, розмірів приміщення і вибору акустичної системи проведено аналіз в програмному пакеті Matlab з використанням змодельованих графіків і масивів данних. По всій роботі, з врахуванням всіх результатів зроблені висновки.
The thesis contains the main part of 75 sheets, 63 illustrations. The purpose of the work is to analyze the existing literature, assimilate theoretical knowledge and implement it on a projected example. Namely, the system of adaptive acoustics in combination with the Wave Field Synthesis (WFS) in the multifunctional room. The main function of which is the playback of various programs, from speech and music to Dolby sound. After selecting all of the input data, the size of the premises and the choice of the speaker system, the analysis was performed in the Matlab software package using simulated graphs and arrays. Throughout the work, all the conclusions are drawn.

Мороз, Є. О. Розробка макету детектора ВЧ поля для вивчення акустичних каналів витоку інформації : дипломна робота : 125 – Кібербезпека / Є. О. Мороз ; керівник роботи М. Є. Шелест ; НУ "Чернігівська політехніка", кафедра кібербезпеки та математичного моделювання. – Чернігів, 2021. – 55 с.
Мета роботи: Розробка макету детектора ВЧ поля для вивчення і дослідження акустичних каналів витоку інформації. Об'єкт дослідження: Акустичні і радіо канали витоку інформації Предмет дослідження: Детектор ВЧ поля Методи дослідження: Дослідження теоретичного матеріалу для визначення схеми пристрою, а також його вдосконаленню. Математичне дослідження для показу доцільності створення макету. Проведено дослідження розділу фізики який відповідає за радіо компоненти, для розробки і фізичного створення макету. Результати та новизна: Досліджено змогу розробити і створити детектор ВЧ поля з великим функціоналом і низькою собівартістю в порівнянні з аналогічними пристроями. Він допоможе в вирішенні задач пошуку РЗП з амплітудою роботи від 30 МГц до 500 МГц, а також вивчення акустичних каналів витоку інформації. Стандартну схему пристрою було досліджено і вдосконалено для змоги встановити звуковий сигнал поряд з світловою індикацією яка присутня у стандартному вигляді пристрою. Створення саме макету детектора ВЧ поля який не має аналогів в Україні. Галузь застосування: Вивчення студентами акустичних і радіо каналів витоку інформації. Проведення показів на дні відкритих дверей. Пошук РЗП, в навчальних цілях. Економічна ефективність: Розроблений пристрій має дуже низьку собівартість (при порівнянні з аналогічними готовими пристроями) та високу точність.

Серед існуючих безконтактних методів формування акустичної хвилі особливе місце займає електромагнітно-акустичний (ЕМА) метод. Найбільш перспективним є застосування магнітопроводів з постійними магнітами і регульованим повітряним проміжком шляхом обертання магніту, його вертикального переміщення і підйому магнітопроводу над поверхнею.

Робота присвячена контролю динамічних випромінювачів звуку. Розроблено методику контролю теплових характеристик випромінювачів звуку. Розроблено математичну модель, яка пов'язує теплові і акустичні характеристики ВЗ, що дало можливість дослідити оптимальні режими роботи випромінювача звуку та залежність основних параметрів ВЗ від його теплових характеристик. Таким чином отримана методика розробки ВЗ під задані параметри з мінімальними тепловими втратами. Побудовано еквівалентну теплову схему динамічного випромінювача звуку з метою переходу від рівнянь математичної моделі до реальних елементів конструкції. Розроблено систему контролю теплових і акустичних характеристик ВЗ, яка дає можливість здійснювати суцільний контроль цих характеристик безпосередньо в умовах виробництва, а також проводити наукові дослідження з метою проектування нових типів випромінювачів. Розроблено удосконалену конструкцію ВЗ з додатковим охолодженням і контролем температури звукової котушки, вібрації корпусу та звукового тиску, Спроектовано акустичну систему з покращеною АЧХ, розширеним діапазоном відтворення та зменшеним рівнем лінійних, нелінійних і фазових спотворень. Основні результати роботи знайшли промислове впровадження на ВАТ "Карпати", ТзОВ "ПК-Сервіс"(м. Івано-Франківськ).
Работа посвящена контролю излучателей звука динамического типа. На качество работы звуковоспроизводящего тракта наибольшее влияние имеют акустические системы. В этих системах большей частью применяют электродинамические излучатели звука для которых характерными являются высокие технологические и экономические показатели. Проведен метрологический анализ системы контроля динамических ИЗ, который состоит в определении погрешности измерений температуры в разных точках излучателя с дальнейшим анализом всего теплового поля для определения его качественных показателей. Решение такой многопараметрической задачи метрологического анализа системы осуществлено структурным методом, который состоит в разделении погрешности на отдельные составляющие, которые можна определить экспериментальным или аналитическим путем. Основные результаты работы нашли промышленное внедрение на ОАО "Карпаты" и ООО "ПК-Сервис"(г. Ивано-Франковск).
Work is dedicated to cheking dynamic type sound radiators and its based on making the automatic cheking wich allowed to create the electro-dynamic facilities with high acoustic features. The methods of the checking the heat features of sound radiators was designed. It is designed mathematical model, which links heat and acoustic features of sound radiators that enabled to research the optimum state of working sound radiators and dependency main parameter sound radiators from its heat features. The equivalent heat scheme of the dynamic sound radiators was built for the reason transition from equations of the mathematical model to real element of the designs. It is designed system of the checking heat and acoustic features of the sound radiators that allows to raise reliability and coefficient of efficiency loudspeakers, as well as conduct the scientific studies for the reason designing the new types radiators, as well as for utter checking the acoustic features sound radiators and maximum temperature of the sound spool right in condition production. The advanced design of the sound radiators is designed with additional cooling and checking the temperature of the sound spool, vibrations of the body and sound pressure. The acoustic system with perfected amplitude-frequency feature, extended range of the reproduction and reduced level linear, nonlinear and phase distortion was designed.

Магнітні системи електромагнітно-акустичних ЕМА датчиків систем неруйнівного контролю повинні забезпечувати адаптивну регулювання магнітної індукції в контрольованому об'єкті з метою вибору її оптимального значення.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.11.13 «Прилади і методи контролю та визначення складу речовин» – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут». Дисертація присвячена розробці нових ультразвукових електромагнітно-акустичних перетворювачів з джерелом імпульсного поляризуючого магнітного поля, методів підвищення чутливості контролю та діагностики металовиробів з використанням перетворювачів такого типу. Виконано аналітичний огляд та аналіз сучасних засобів і методів контролю та діагностики електромагнітно-акустичним методом [1–3] феромагнітних і електропровідних або тільки електропровідних виробів в умовах дії постійних та імпульсних поляризуючих магнітних полів з урахуванням наявності когерентних завад різного типу, технічного рівня сучасних електромагнітно – акустичних перетворювачів, схемотехнічних рішень засобів їх живлення, прийому з виробів ультразвукових імпульсів та їх обробки, визначення відомих переваг, недоліків та можливостей використання в дослідженнях і розробках. Визначені та обґрунтовані напрямки дисертаційного дослідження: розробка електромагнітно-акустичного перетворювача у вигляді спрощеної одновиткової моделі [4] джерела магнітного поляризуючого поля з феромагнітним осердям та високочастотною котушкою, яка розміщена між осердям та металовиробом; шляхом моделювання [5] розподілення індукції поляризуючого магнітного поля на торці осердя джерела магнітного поля та в поверхневому шарі як феромагнітного так і неферомагнітного металовиробу визначено особливості розташування високочастотної котушки індуктивності під джерелом магнітного поля для ефективного збудження зсувних ультразвукових імпульсів (в центральній частині торця феромагнітного осердя) або поздовжніх ультразвукових імпульсів (біля периферійної частини торця феромагнітного осердя) [6]. Збільшення кількості витків котушки намагнічування при наявності феромагнітного осердя призводить до значного збільшення часу перехідних процесів при включенні живлення імпульсного джерела поляризуючого магнітного поля і при його виключенні. В результаті час дії імпульсу живлення збільшується до 1 мс і більше, що призводить до збільшення сили притягування ЕМАП до феромагнітного виробу, додаткових втрат електроенергії, погіршенню температурного режиму перетворювача. Для зменшення часу дії імпульсу живлення джерела магнітного поля необхідно зменшувати кількість витків котушки намагнічування, але це призводить до зменшення величини магнітної індукції навіть при наявності феромагнітного осердя. В результаті раціонального вибору конструкції джерела магнітного поля встановлена необхідність виконання його котушки намагнічування плоскою двовіконною трьохвитковою і виготовляти з високоелектропровідного високотеплопровідного матеріалу [7-9]. Осердя повинно бути розміщено в вікнах котушки намагнічування тільки торцями. В результаті час дії імпульсу намагнічування зменшено до 200 мкс, що достатньо для контролю виробів товщиною до 300 мм. Високочастотна котушка індуктивності виконана з двома лінійними робочими ділянками, які розташовуються під вікнами котушки намагнічування [9]. При протилежних напрямках високочастотного струму в цих робочих ділянках в поверхневому шарі виробу збуджуються синфазні потужні імпульси зсувних ультразвукових хвиль. При цьому відношення збуджуваних амплітуд зсувних та поздовжніх імпульсів перевищує 30 дБ. Тобто когерентні імпульси поздовжніх хвиль при контролі луна методом практично не будуть впливати на результати діагностики феромагнітних виробів. Розроблені варіанти конструкцій електромагнітно-акустичних перетворювачів з одновитковими [7], двовитковими [8] та трьохвитковими [9] котушками намагнічування джерела імпульсного поляризуючого магнітного поля. При одновитковій котушці [7] перехідні процеси при включенні імпульсу живлення мінімальні. Проте необхідно збуджувати в котушці струм з силою в кілька кА, що ускладнює температурний режим перетворювача та апаратуру живлення. При трьохвитковій котушці [9] намагнічування амплітуда донних імпульсів по відношенню до амплітуди завад перевищує 24 дБ, що дозволяє проводити контроль та діагностику значної кількості металовиробів. При використанні шихтованого осердя [9] відношення амплітуд корисного сигналу і шуму збільшилося до 38 дБ, що дає можливість проводити ультразвуковий контроль лунаметодом. Розроблено метод [10 ] ультразвукового електромагнітно- акустичного контролю феромагнітних виробів, суть якого заключається в збудженні ультразвукових імпульсів шляхом формування в поверхневому шарі феромагнітного виробу двох рядом розташованих короткочасно намагнічених ділянок з протилежним напрямком векторів магнітної індукції поляризуючого поля, збудженні в намагнічених ділянках пакетних імпульсів електромагнітного поля з протилежно направленими векторами напруженості тривалістю в кілька періодів високої частоти заповнення, при цьому збудження імпульсів електромагнітного поля виконують в момент часу, який дорівнює часу перехідних процесів з встановлення робочої величини індукції поляризуючого магнітного поля, а прийом ультразвукових імпульсів відбитих з виробу виконується в період часу tпр, який визначається за виразом T – t1 – t2 – t3 < tпр = t1 + t2 + t3 + 2H/C, де Т – тривалість імпульсу намагнічування; t1 – час перехідних процесів з встановлення робочої величини індукції поляризуючого магнітного поля; t2 – час дії пакетного імпульсу електромагнітного поля; t3 – час затухаючих коливань в плоскій високочастотній котушці індуктивності; Н – товщина виробу або відстань в об’ємі виробу, які підлягають ультразвуковому контролю; С – швидкість поширення зсувних ультразвукових хвиль в матеріалі виробу. Встановлено [9] [9], що завади в феромагнітному осерді, обумовлені ефектом Баркгаузена та магнітострикційним перетворенням електромагнітної енергії в ультразвукову при збудженні ультразвукових імпульсів, практично виключаються за рахунок виготовлення осердя шихтованим, матеріал пластин осердя повинен мати низький коефіцієнт магнітострикційного перетворення, пластини осердя повинні бути орієнтовані перпендикулярно провідникам робочих ділянок плоскої високочастотної котушки індуктивності, а також заповненням щілин між пластинами осердя рідиною із значною густиною, наприклад гліцерином. Показано, що чутливість прямих ЕМА перетворювачів з імпульсним намагнічуванням при живленні розробленим генератором пакетних зондуючих високочастотних імпульсів [11 ] та прийомі малошумлячим підсилювачем [12 ] забезпечують виявлення плоскодонних відбивачів діаметром 3 мм і більше при частоті зондування 40 Гц, піковому високочастотному струмі 120 А, частоті зсувних лінійно поляризованих ультразвукових коливань 2,3 МГц, тривалості високочастотного пакетного імпульсу 6…7 періодів частоти заповнення, тривалості імпульсу намагнічування 200 мкс, густині струму намагнічування 600 А/мм2 та при зазорі між ЕМАП і виробом 0,2 мм [9] [9]. При цьому амплітуда луна імпульсу відбитого від дефекту по відношенню до амплітуди завад досягає 20 дБ. Розроблені ЕМАП захищені 2 патентами на корисну модель.
Thesis for a Candidate Degree in Engineering (Doctor of Philosophy), specialty 05.11.13 "Devices and methods of testing and determination of composition of substances" - National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". The dissertation is devoted to development of new ultrasonic electromagnetic-acoustic transducers with a source of pulsed polarizing magnetic field, methods of sensitive testing and diagnostics of metalware with the use of transducers of this type. Analytical review and analysis of modern means and methods of testing and diagnostics via electromagnetic-acoustic method [1-3] of ferromagnetic and electrically conductive or strictly electrically conductive products under conditions of impact of constant and pulse polarizing magnetic fields taking into account the presence of coherent interferences of different types, technical level of modern electromagnetic circuits, means of their power supply, reception of ultrasonic pulses from metalware and their processing, determination of known advantages and disadvantages, and opportunities of their use in research and development. The direction of the research is defined and justified: development of electromagnetic-acoustic transducer in the form of a simplified single-wind coil model [4] of a source of a magnetic polarizing field with a ferromagnetic core and a high-frequency coil, which is located between the core and the sample; by modeling [5] the distribution of induction of polarizing magnetic field at the end face of the core of the magnetic field source and in the surface layer of both ferromagnetic and non-ferromagnetic metallurgy the features of the location of the high frequency coil of inductance under the magnetic field source are effectively determined for the effective excitation of shear ultrasonic pulses (near the peripheral end of the ferromagnetic core) [6]. The increase in number of winds of magnetization coil in presence of a ferromagnetic core leads to a significant increase in time of transients during the process of powering of a pulsed source of a polarizing magnetic field and during its switching off. As a result, the duration of the power pulse increases to 1 ms or more, which leads to an increase in the force of attraction of EMAP to the ferromagnetic product, additional losses of electricity, deterioration of temperature conditions of the transducer. To reduce the duration of powering pulse of magnetic field it is necessary to reduce the number of winds of the magnetizing coil, but this leads to a decrease in magnetic induction magnitude, even in presence of a ferromagnetic core. As a result of rational choice of the design of the magnetic field source, the flat coil of magnetization must be made with a two-window three-wind and made of high-conductive high-heat-conducting material [7-9]. The core should be placed in the windows of the magnet coil only by the ends. As a result, the action time of the magnetization pulse is reduced to 200 μs, which is sufficient for testing of samples up to 300 mm thick. The high-frequency inductor coil is made of two linear working sections that are located under the windows of the coil [9]. In opposite directions of high-frequency current in these working areas, in-phase powerful pulses of shear ultrasonic waves are excited in the surface layer of the product. The ratio of the excited amplitudes of the shear and longitudinal pulses exceeds 30 dB. That is, the coherent pulses of longitudinal waves in the testing of the moon by the method will practically not affect the results of the diagnosis of ferromagnetic products. Design variants of electromagnetic-acoustic transducers with one-wind [7], two-wind [8] and three-wind magnetization coils [9] of a source of a pulsed polarizing magnetic field are developed. With a single-coil [7], the transients are minimal when the power pulse is winded on. However, it is necessary to excite in the coil a current of several kA, which complicates the temperature conditions of the transducer and power equipment. With a three-coil [9] magnetization, the amplitude of the bottom pulses in relation to the amplitude of the interference exceeds 24 dB, which allows for testing and diagnostics of large variety of samples. When using the charge core [9], the ratio of amplitudes increased to 38 dB, which makes it possible to monitor the echo by the method. The method [10] of ultrasonic electromagnetic - acoustic testing of ferromagnetic products is developed. vectors of intensity with duration of several periods of high filling frequency, n and this excitation of the pulses of the electromagnetic field is performed at a time equal to the time of transients to establish the operating value of the induction of the polarizing magnetic field, and the reception of ultrasonic pulses reflected from the product is performed in the time period tпр, which is determined by the expression T – t1 – t2 – t3 < tпр = t1 + t2 + t3 + 2H/C, where T is the duration of the magnetization pulse; t1 is the time of transients to establish the working value of the induction of a polarizing magnetic field; t2 - time of packet pulse of electromagnetic field; t3 is the time of damping oscillations in the flat high frequency inductor; H is the thickness of the product or the distance in volume of the product to be ultrasound; C is the velocity of propagation of shear ultrasonic waves in the material of the product. It is established [9] that the interferences in the ferromagnetic core caused by the Barkhausen effect and magnetostrictive transformation of electromagnetic energy into ultrasound are practically excluded by production of the core blended, usage of the material of the core plates which has a low coefficient of magnetostrictive conversion, perpendicular core plates orientation in relation to the conductors of the working areas of the flat high-frequency inductor, as well as filling of the gaps between the plates with a high density fluid, such as glycerol. It is shown that the sensitivity of direct EMA transducers with pulse magnetization when powered by a batch high frequency probe pulse generator [11] and when receiving via a low noise amplifier [12] provide detection of flat-bottomed reflectors with a diameter of 3 mm or more, probe frequency of 40 Hz, peak high-frequency current of 120A, shear linearly polarized ultrasonic oscillations of 2.3 MHz, high frequency packet pulse duration 6…7 filling frequency periods, magnetization pulse duration 200 μs, magnetization current density of 600 A / mm2 and at the gap between the EMAP and the product of 0.2 mm [9]. The amplitude of the echo momentum reflected from the flaw in relation to the noise amplitude reaches 20 dB. The EMATs developed are protected with 2 utility model patents.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2020. В дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-практичну задачу з розробки нових типів ЕМАП для ефективного ультразвукового контролю металовиробів. В роботі виконано комп’ютерне моделювання розподілу магнітних полів ЕМАП при імпульсному намагнічуванні феромагнітних та немагнітних виробів. Встановлені шляхи побудови перетворювачів з максимальною чутливістю. Розроблено метод збудження імпульсних пакетних ультразвукових імпульсів за рахунок послідовного в часі формування імпульсного магнітного та електромагнітного полів. Розроблено технічні рішення пригнічення когерентних завад в осерді та у виробі. Визначені геометричні та конструктивні параметри джерела імпульсного магнітного поля, що дало можливість збуджувати потужні синфазні пакетні імпульси високочастотних зсувних коливань в ОК. Показано, що чутливість прямих ЕМА перетворювачів з імпульсним намагнічуванням забезпечують виявлення плоскодонних відбивачів діаметром 3 мм і більше при частоті зондування 40 Гц, частоті зсувних лінійно поляризованих ультразвукових коливань 2,3 МГц, піковому струмі високочастотних пакетних імпульсів 120 А, тривалості пакетних високочастотних імпульсів струму в 6 періодів частоти заповнення, тривалості імпульсу намагнічування 200 мкс, щільності струму намагнічування 600 А/мм2 та при зазорі між ЕМАП і виробом 0,2 мм. При цьому амплітуда луна-імпульсу від дефекту по відношенню до амплітуди завад досягає 20 дБ, що дає можливість забезпечити якісну дефектоскопію металовиробів.
Thesis for a Candidate Degree in Engineering, specialty 05.11.13 – Devices and methods of testing and determination of composition of substances. National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”, Kharkiv, 2020. A relevant scientific – practical problem on development of new types of EMAP for effective ultrasonic control of metal products is solved in the dissertation. Computer simulation of EMAT magnetic fields distribution in pulse magnetization of ferromagnetic and non-magnetic products is performed. Ways to build transducers with maximum sensitivity are established. The method of excitation of pulsed batch ultrasonic pulses due to the sequential formation of pulsed magnetic and electromagnetic fields is developed. Technical solutions for suppression of coherent interference in the core and in the product have been developed. The geometrical and structural parameters of pulsed magnetic field source were determined, which made it possible to excite powerful in-phase packet pulses of high-frequency shear oscillations in a sample. It is shown that the sensitivity of direct EMA transducers with pulse magnetization provide detection of flat-bottom reflectors with a diameter of 3 mm and more at a probing frequency of 40 Hz, a frequency of shear linearly polarized ultrasonic oscillations of 2.3 MHz, a peak current of high-frequency packet pulses of 120 A, duration of batch high frequency current pulses in 6 periods of filling frequency, magnetization pulse duration of 200 μs, magnetization current of 600 A and at the gap between EMAP and product of 0.2 mm.