Наведено теоретичні основи для розрахунку та проектування широкосмугових електроакустичних трактів медичних приладів. Розрахунок параметрів систем, смуга частот яких порівняна з більшою з парціальних частот, проведено аналітично за допомогою моделі зв'язаних контурів, що дозволило сформулювати принципи побудови широкосмугових систем, які відрізняються між собою характером демпфування. Цю ж модель застосовано і для акусто-механічної системи середнього вуха людини з урахуванням слухової труби. Запропоновано п'єзовипромінювач, який використовується в УЗ апаратах для лікування захворювань. Після аналізу можливих варіантів було вибрано метод побудови та розрахунку випромінювача з металевим чвертьхвильовим узгоджувальним шаром і електричними коригувальними ланцюгами. Одержано П-подібну форму АЧХ п'єзоперетворювачів для УЗ сканерів, яка дозволяє проводити динамічне частотне сканування та фільтрування ехо-сигналу вужчою смугою, середня частота якої зменшується в часі відповідно до глибини зондування, використовувати один перетворювач у всьому робочому діапазоні медичної УЗ діагностики. Висвітлено теорію середнього вуха людини. Із використанням методу складання еквівалентних схем, чого раніше для вуха не робилося, показано, що еквівалентна схема середнього вуха являє собою два зв'язані контури, парціальні частоти яких відрізняються майже втричі. На підставі еквівалентної схеми одержано теоретично та підтверджено експериментально розшифровкою тимпанограм формулу для параметра норми середнього вуха. На базі експериментальних даних про величину активної складової акустичного імпедансу середнього вуха в нормі сформульовано принцип відбиття звуку від барабанної перетинки.

  Скачати повний текст

Копитько Ю.С. Акустичні резонатори складної форми. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 171 «Електроніка». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», МОН України, Київ, 2020.В дисертації вперше отримано такі наукові результати:1. Вперше запропоновано метод розрахунку додаткових резонансів, базуючись на окремому розрахунку значень резонансних частот горлової частини та порожнини резонатора складної форми, з подальшим узгодженням цих значень.2. Вперше запропонована модель знаходження резонансних частот резонаторів складної геометричної форми як систем з розподіленими параметрами.3. Вперше дана оцінка величин пружних зв'язків між масами повітря в колбі, горлі та приєднаною масою над горлом. 4. Вперше досліджено модель резонатора складної форми, як систему з розподіленими параметрами та досліджено звукові поля всередині такої системи.5. Вперше розраховано резонансні частоти та амплітуди коливань горлової частини резонатора Гельмгольца, а результати використано для розрахунку резонансних частот резонатора за рівняннями, отриманими для механічної моделі.6. Досліджено точність розрахункових формул частоти власного резонансу резонатору Гельмгольца з урахуванням та без урахування приєднаної довжини горловини.7. Досліджено вплив акустичного оформлення на резонансні частоти резонатора Гельмгольца.Дисертаційна робота присвячена дослідженню процесів коливання у резонаторах Гельмгольца на частотах близьких до резонансу, розробці методів дослідження та розрахунку додаткових резонансних частот, впливу акустичного оформлення на резонансні частоти резонаторів Гельмгольца, впливу параметрів резонатора на значення приєднаної довжини його горлової частини.Практичне значення одержаних в дисертаційній роботі результатів полягає в тому, що результати досліджень можуть бути використані для вирішення акустичних задач, що потребують точності розрахунку частоти власного резонансу резонатору Гельмгольца з похибкою не більше 1%, у тих випадках, де стандартні формули дають похибку близько 3% (простіші формули з урахуванням приєднаної довжини) і до 75% для розрахунків за формулою Гельмгольца.Володіння інформацією щодо наявності та значень додаткових резонансів може бути використано для удосконалення широкосмугових акустичних систем. Врахування впливу наявності акустичного оформлення на власну резонансну частоту резонатора Гельмгольца дозволить покращити результати розробки метаматеріалів для отримання значення робочої частоти метаматеріалу, більш близького до запланованого.Результати роботи впроваджені в освітній процес кафедри Акустичних та мультимедійних електронних систем Національного Технічного Університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» при читанні лекцій та проведенні лабораторних робіт з дисциплін: "Фізична акустика", "Сучасні тенденції в електроакустичних технологіях", "Шуми та вібрації".Ключові слова: резонатори складної форми, резонатор Гельмгольца, частота резонансу резонатора, частотні рівняння, резонансні частоти резонатора Гельмгольца, акустичний резонатор, додаткові резонанси, власний резонанс, додаткові резонансні частоти резонатора, акустичне оформлення резонатора, приєднана довжина горловини резонатора, кубічний резонатор.^UKopytko Y.S. Acoustic resonators of complex shape. – Qualifying scientific work on the rights of the manuscript.Thesis for the degree of Philosophy Doctor, in specialty 171 “Electronics”. - National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2020.The following scientific results were obtained in the dissertation for the first time:1. For the first time, the method for calculating of the additional resonances based on the separate calculations of the values of the resonant frequencies of the throat part and of the Helmholtz resonator cavity and the subsequent harmonization of these values is proposed.2. For the first time, a model of a complex-shaped resonator as a system with lumped parameters is investigated for finding resonant frequencies.3. For the first time, the values of elastic bonds between the masses of air in the flask, throat and the attached mass above the throat are estimated. 4. For the first time, a model of a resonator of a complex shape, as a system with distributed parameters, was investigated, and the sound fields inside such a system were investigated.5. For the first time, the resonant frequencies and amplitudes of oscillations of the throat part of the Helmholtz resonator were calculated and the results were used to calculate the resonant frequencies of the resonator according to the equations obtained for the mechanical model.6. The accuracy of the calculated formulas of the self-resonant frequency formulas of the Helmholtz resonator is investigated, taking into account and without taking into account the added neck length.7. The effect of acoustic performance on the resonant frequencies of the Helmholtz resonator is investigated.The dissertation is devoted to research of the oscillation processes in the Helmholtz resonators at frequencies close to resonance; to develop the methods of the research and calculation of the additional resonances; to research influence of the acoustic design on the resonant frequencies of the Helmholtz resonator and influence of the resonator parameters on the value of the attached length of its throat part.The practical significance of the results obtained in the dissertation is that the research results can be used to solve acoustic problems requiring the accuracy of calculating the natural resonance frequency of the Helmholtz resonator with an error of no more than 1% in cases where standard formulas give an error of about 3% (simpler formulas that take into account the attached length) and up to 75% for calculations using the Helmholtz formula.Possession of information about the presence and values of additional resonances can be used to refine broadband acoustic systems. Taking into account the influence of the presence of an acoustic performance on the natural resonant frequency of the Helmholtz resonator will improve the results of the development of metamaterials to obtain a value of the working frequency of the metamaterial that is closer to the planned one.The results of the work are introduced into the educational process of the Department of Acoustic and Multimedia Electronic Systems of the National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" when giving lectures and conducting laboratory works in the following disciplines: "Physical acoustics", "Modern trends in electroacoustic technologies", "Noises and vibrations".Keywords: resonators of complex shape, Helmholtz resonator, the resonance frequency of the resonator, frequency equations, resonant frequencies of Helmholtz resonator, acoustic resonator, additional resonances, natural resonance, additional resonant frequencies of the resonator, acoustic performance of the resonator, the attached length of the resonator neck, cubic resonator.

Дисертаційна робота базується на аналізі результатів, отриманих під час проведення дослідження стану слуху біологічного об'єкту шляхом використання отоакустичної емісії – шляхом використання нормалізуючого критерію та проведення статистичного та порівняльного аналізу наслідків його застосування; застосуванні коефіцієнту оцінки якості проведення тесту слуху об'єктивними та суб'єктивними методами; оцінці результатів експозиції біологічного об'єкту до суперпозиції різних за природою психоактивних факторів - музичної терапії та стресового фактору та пошуку нових критеріїв для визначення характеру названого впливу.Об'єкт дослідження - процес проходження акустичного збуджуючого сигналу через середнє до внутрішнього вуха та його відклику у зворотному напрямі, відклик головного мозку дію суперпозиції психоактивних факторів та їх одиничний вплив. Предмет дослідження - слухова система людини та морських свинок, котра зазнавала та не зазнавала медикаментозного впливу, головний мозок, котрий зазнавав та не зазнавав психоактивного впливу суперпозиції впливаючих факторів чи їх одиничних впливів.^UThe dissertation is based on the analysis of the results obtained during the study of the state of hearing channel of a biological object by implementation of the otoacoustic emission - by using the normalizing criterion and conducting statistical and comparative analysis of the consequences of its application; application of the coefficient of assessment of the quality of the hearing test by objective and subjective methods; evaluating the results of exposure of a biological object to the superposition of different in nature psychoactive factors - music therapy and stress factor and the search for new criteria to determine the type of this influence.The object of research is the passage of the acoustic wave through the middle ear to the inner ear and response to it's influence in the opposite direction, the response of the brain to the action of superposition of psychoactive factors and their individual effects.The subject of the study was the auditory system of humans and guinea pigs, which was and was not exposed to drugs, the brain, which was and was not psychoactively affected by the superposition of influencing factors or their individual influences.