С использованием свойств электроакустического шестиполюсника предложен метод измерения низкочастотных значений коэффициента отражения звукопоглощающих акустических материалов в волноводах, заполненных водой. В его основе - возможность контроля с акустической стороны за реакцией среды на шестиполюсник, работающий в качестве возбудителя колебаний. В установках, использующих предлагаемый метод, в волноводе отсутствуют измерительные гидрофоны. Это увеличивает общую эксплуатационную надежность при работе на высоких гидростатических давлениях.

Предложен метод измерения коэффициента отражения звукопоглощающих акустических материалов на низких частотах в заполненных водой волноводах, который предполагает использование одного измерительного гидрофона - приемника колебательной скорости. Возбудитель акустических колебаний в волноводе выполнен в виде электроакустического шестиполюсника. В измерительных установках, на основании предлагаемого метода, наличие приемника колебательной скорости позволяет снивелировать влияние колебаний стенок волновода. Как результат возрастают точность измерения расстояния между испытуемым объектом и гидрофоном, а также общая эксплуатационная надежность при работе в условиях высоких гидростатических давлений.

С использованием решения сквозной задачи о приеме звуковых волн пьезокерамическим круговым тонкостенным преобразователем разрезными электродами и раздельным электрическим нагружением рассчитаны фазо-частотные характеристики (ФЧХ) его модовых составляющих. ФЧХ приведены для различных углов раскрыва электродов.

В рамках сквозной задачи о приеме звуковых волн пьезокерамическим цилиндрическим приемником в виде тонкостенной пьезокерамической оболочки рассчитаны амплитудно-частотные зависимости его модовых составляющих в условиях связанности форм колебаний при различных видах электродирования. Зависимости приведены для широкого диапазона волновых размеров преобразователя и ряда типичных углов раскрыва электродов.

С использованием решения задачи гидроэлектроупругости о приеме звуковых волн антенными решетками на основе пьезокерамических круговых тонкостенных преобразователей с разрезными электродами исследованы общие закономерности формирования электрических сигналов на нагрузках электродов в условиях акусто-механического взаимодействия преобразователей решетки и в зависимости от расстояния между ними.

В рамках стационарной задачи гидроэлектроупругости о приеме звуковых волн преобразователем из пьезокерамики с разрезными электродами, получены амплитудные и фазовые зависимости от частоты семейства модовых составляющих механических характеристик приемного цилиндрического кругового электроупругого преобразователя в условиях симметричного электрического нагружения. Рассчитаны и описаны образованные распределения нормальных составляющих и полных перемещений точек поверхности одиночного преобразователя с учетом связанности.

С использованием решения задачи гидроэлектроупругости о приеме звуковых волн системами в виде решеток на основе пьезокерамических круговых тонкостенных преобразователей с разрезными электродами исследованы общие закономерности акустомеханического взаимодействия преобразователей решетки для различных углов падения плоской акустической волны и волновых размеров.

В результате решения задачи об излучении акустических волн системой круговых цилиндрических пьезокерамических преобразователей с разрезными электродами в электроупругой постановке найден алгоритм, позволяющий аналитически определять динамические характеристики антенной решетки, образованной из преобразователей указанного вида.

В рамках стационарной задачи гидроэлектроупругости о приеме звуковых волн преобразователем из пьезокерамики с разрезными электродами, решена задача о приеме звука и описаны особенности формирования выходного напряжения преобразователя на нагрузках электродов в условиях симметричного электрического нагружения. При этом рассмотрен модовый состав и определены амплитудные и фазовые частотные характеристики выходного напряжения.

В рамках стационарной задачи гидроэлектроупругости о приеме звуковых волн преобразователем из пьезокерамики с разрезными электродами, решена задача о приеме звука и описаны закономерности формирования акустического поля на поверхности преобразователя в условиях симметричного электрического нагружения. При этом, рассмотрен модовый состав и определены амплитудные и фазовые частотные характеристики поля.

В рамках стационарной задачи гидроэлектроупругости о приеме звуковых волн преобразователем из пьезокерамики с разрезными электродами, предложены аналитические соотношения для определения электрических напряжений на нагрузках электродов. При этом приведенные соотношения характеризуют модовый состав указанной электромеханической системы и дают возможность определить вклады каждой отдельной модовой составляющей в совокупный выходной сигнал.

Предложен новый поход к описанию формирования электрического поля в материале электроупругого преобразователя, который представлен в виде цилиндрической круговой тонкостенной радиальной поляризованной оболочки. Задача решена при помощи "сквозного" метода, который предполагает совместное решение уравнений для акустического, механического и электрического полей с учетом физических свойств излучающего преобразователя. Получено общее аналитическое решение "сквозной" задачи в виде системы результирующих уравнений для рассмотренной электроупругой колебательной системы в вакууме с распределенными параметрами, записанными относительно аксиальных и радиальных перемещений.

Аналитически решена задача о приеме звука цилиндрическим электроупругим преобразователем с полностью электродированной поверхностью, размещенным в замкнутом волновом слое с учетом многомодовости системы. Решение задачи производится с помощью метода частичных областей с использованием метода Фурье, а также свойств полноты и ортогональности цилиндрических волновых функций при сопряжении полей на границах частичных областей. Определены коэффициенты разложения звуковых полей оболочки и волнового кольцевого слоя. Получены угловые распределения падающей плоской звуковой волны, поле рассеяния на пьезокерамической оболочке, а также найден максимум давления полного поля при изменении точки наблюдения.

Проведен анализ статистических методов многопараметрической оптимизации и обоснован выбор метода "независимого" глобального поиска. Построен алгоритм, соответствующий выбранному методу оптимизации с заданными оптимизируемыми параметрами и пределами их изменения. Определены параметры согласующих акустических переходных слоев и электрических корректирующих цепей, которые обеспечивают максимальную полосу пропускания.

Рассмотрены методы расширения полосы пластинчатых преобразователей путем возбуждения ступенчатыми и трапецеидальными импульсами. Методом комбинации переходных характеристик показана возможность излучения и рассчитаны амплитуда и форма короткого (полупериодного) ультразвукового импульса путем возбуждения резонансного недемпфированного преобразователя с двумя акустическими слоями электрическим импульсом ступенчатой формы, а методом интеграла Дюамеля - однопериодного импульса путем возбуждения трапецеидальным импульсом.

Аналитически решена задача о приеме звука цилиндрическим электроупругим преобразователем с полностью электродированной поверхностью, размещенным в замкнутом волновом слое с учетом многомодовости системы. Решение задачи производится с помощью метода частичных областей, а также свойств полноты и ортогональности цилиндрических волновых функций при сопряжении полей на границах частичных областей. Определены коэффициенты разложения акустических, механических и электрических полей оболочки и волнового кольцевого слоя.

Рассмотрена задача о приеме звука цилиндрическим преобразователем в кольцевом слое с учетом электроупругих свойств пьезокерамической оболочки и переходного слоя в "сквозной" постановке. Исследованы интерференционные картины распределений давлений перед кольцевым слоем в освещенной зоне при акустически жестком, акустически мягком и промежуточном упругом материале слоя для различных толщин слоя, а также угловые распределения полного поля при различных расстояниях от поверхности преобразователя. Установлена зависимость интерференционных максимумов и минимумов ближнего поля от степени жесткости (упругости) волнового слоя. Показаны закономерности влияния выбора материалов и размеров волнового слоя на величину и местоположение интерференционных максимумов и минимумов давления в освещенной области, а также на угловые характеристики полного поля.

Исследованы угловые распределения давлений рассеянного и полного полей, формируемых приемным пьезокерамическим электроупругим цилиндрическим преобразователем с акустически мягким, акустически жестким и упругим кольцевым слоем в "сквозной" постановке на различных частотах. Показано, что сочетание акустических качеств пьезокерамической оболочки и слоя с переменной акустической жесткостью приводит к изменению диаграмм рассеяния. Установлено, что наличие акустически мягкого или акустически жесткого слоя видоизменяет полное поле в сравнении с аналогичным полем преобразователя без слоя, а для упругого слоя характер полного поля совпадает с полем цилиндрической оболочки без учета слоевого элемента.

Предложено использование базовых принципов задач сквозного типа при описании звукового поля в волноводе. В качестве оконечного устройства средства звукоподводной связи предлагается пьезокерамическая антенна цилиндрического или сферического типа. Для обеспечения возможности использования "сквозного подхода" и привлечения к решению краевых задач с граничными условиями смешанного типа - задачи Штурма-Луивилля показана последовательность выполнения преобразований уравнения Гельмгольца в среде линейных операторов при решении указанной краевой задачи, а также ортогональность используемых волновых функций. Результаты могут быть использованы в ситуации совместного использования декартовых и криволинейных координат.

Предложен один из возможных подходов к формулировке, постановке и решению задачи формирования звуковых полей в мелком море с учетом многомодовости и многосвязности основных физических полей передающих и приемных устройств абонентов звукоподводной связи. Устройства предполагаются выполненными из пьезокерамических преобразующих элементов, представленных колебательными системами с распределенными параметрами с различными видами электродирования, работающими в условиях реального электрического нагружения. Постановка предполагает использование метода частичных областей в части структурирования рабочего пространства задачи, описание нормальных волн в волноводном канале с комбинированными границами путем решения задачи Штурма-Лиувилля, применение положений о критериях ближних и дальних полей и условиях собственно мелкого моря, а также замену граничных условий на поверхностях преобразующих систем - условиями сопряжения.