Волновые электромагнитно-акустические явления в конденсированных средах и физические методы их использования тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

САЗОНОВ ЮРИИ ИВАНОВИЧ

УДК: 537.86+534.143+534.23

ВОЛНОВЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕДАХ И ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

01.04.01 — приборы и методы экспериментальной физики

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

МОСКВА - 2004

Работа выполнена в Московской государственной академии приборостроения и информатики (МГАПИ)

Научные консультанты:

Заслуженный деятель науки РФ, доктор физико-математических наук, профессор Д.С. Лукин, доктор технических наук,профессор Б.Т. Ерохин

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор В.Ф. Кравченко (ИРЭ РАН) доктор физико-математических наук, профессор, А.Б. Самохин (МИРЭА) доктор технических наук, профессор, В.К. Черенков (ФГПУ РНИИ КП)

Ведущая организация: Московский физико-технический институт

Защита состоится " 27 " октября 2004 г. в 14 часов на заседании Диссертационного совета Д002.135.01 при Научно - технологическом центре уникального приборостроения Российской академии наук по адресу: 117342, Москва, ул. Бутлерова, 15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Научно-технологического центра уникального приборостроения Российской академии наук.

Автореферат диссертации разослан "13" сентября 2004 г.

(Государственный университет)

Ученый секретарь Диссертационного совет кандидат физико-математических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Понятие волновых электромагнитно-акустических явлений (ВЭМАЯ) в электропроводящих средах впервые сформулировано в 1967 г. [1]. С тех пор ВЭМАЯ и их практическое применение стали предметом изучения многих исследователей (редкий случай быстрого отклика) в различных отечественных и зарубежных научных центрах: Москвы (Ю.М. Шкарлет, Ю. И. Сазонов, Н.Н. Локшина, В.И. Стефаров, С.Н. Шубаев, В.Ф. Змитрук, И.Н. Ермолов, Ю.П. Гайдуков,

A.Н. Васильев, М.В. Королев, В.И. Немченко, НА Рой, СИ. Дворников,

B.А Лисиенко, В.М. Лившиц и др.), Ленинграда (А.К.Гурвич, А.В. Харитонов, И.В. Ильин, Ю.П. Болдырев и др.), Свердловска (В.Г. Кулеев, Н.Н. Шакшин, Е.В. Кузнецов, В.В. Нестеренко, В. Е. Щербинин и др.), Ижевска (Г.А. Буденков, В.А. Комаров, Н.А. Глухов, Р. С. Ильясов и др.), Казани (В.А. Голенищев-Кутузов, М.А. Богоносцев), Томска (В.К. Жуков, В.П. Ольшанский, Н.В. Суркова и др.), Челябинска (С. Н. Бедов, СЮ. Гуревич, А.Ф. Маскаев, Ю.В. Петров и др.), Днепропетровска (А.В. Малинка, А.И. Бутенко, Ю.Н. Русскевич, А.В. Мозговой, З.Д. Черный, В.А. Юпенков и др.), Кишинева (Б.А. Буденков, П.Ф. Шаповалов, В.Т. Бобров, СВ. Веремеенко, Ж.Г. Никифоренко, С.А. Филимонов и др.), Риги (А.З. Микельсон и др.), R.E. Beissner, J.E. Bobbin, J.W. Boyes, E. Burstein, JJ. Quinn, D.E. Chimenti, J. De Klerk, B.W. Maxfield, E.R. Dobbs, С М. Fortunko, R.B. Thompson, H.M. Frost, H.L. Grubin, J. Herbertz, R.G. Pohlman, K. Kawashina, W. Mohr, T.J. Moran, H. Shimizu, T.L. Szabo, H. Talaat, R. Thomas, CV. Vasile, T. Tsai, S.D. Wu, W.D. Wallace, K.R. Whittington, D. M. Wilson и др.

ВЭМАЯ, в каком бы - узком или широком - смысле мы их ни понимали, достигли ныне такого этапа в своем развитии, когда уместно оглянуться на пройденное и подвести некоторые итоги. Период штурма и натиска еще продолжается, но для того, чтобы дальнейшее продвижение не замедлилось, чтобы не иссяк наступательный порыв, необходимо критически осмыслить достигнутое, подвергнуть тщательному анализу основные идеи и понятия, продумать наиболее рациональную схему «осады узких мест», достичь ясного понимания того, что предстоит сделать в ближайшей перспективе.

Со времен Эрстеда и Ампера не иссякает интерес к пондеромоторным эффектам электромагнитных взаимодействий различного типа,

представляющих собой довольно распространенные явления, с которыми приходится встречаться как в научных исследованиях, так и в практических приложениях. Особенно это касается электромагнитно-акустических (ЭМА) явлений в электропроводящих и ферромагнитных жидкостях и твердых телах (неферромагнитные и ферромагнитные материалы и сплавы, волноводы, электромагнитные экраны, сверхпроводники, жидкие расплавы, жидкие металлы и сплавы, электролиты, морская вода, плазма и т. п.). Исследование ЭМА эффектов различного вида является одной из наиболее важных и в то же время трудных проблем радиофизики, физической и прикладной акустики, физики твердого тела, физики магнитных явлений и молекулярной физики. Проблема ЭМА эффектов является нетипичной задачей электродинамики взаимодействующих тел и полей различного типа и структуры. Поэтому решение проблемы ЭМА эффектов может оказаться одновременно и решением других важных частных задач радиофизики, акустики, физики твердого тела и физики магнитных явлений.

Исследование ВЭМАЯ дает возможность лучше понять физические процессы генерации, распространения и приема звуковых и ультразвуковых волн электромагнитными методами, что важно для построения общей теории ВЭМАЯ и создания различного рода устройств и преобразователей. Любой,ЭМА эффект связан с весьма тонким балансом большого комплекса различных макро- и микроскопических механизмов. Исследование ВЭМАЯ может дать новую информацию о свойствах и структуре исследуемого вещества, а так же создать на новых принципах ЭМА преобразователи - эмиконы и различные кибернетические системы интроскопии.

Простейшая теория ВЭМАЯ основывается на электродинамических соображениях, не» используя представления о микроструктуре. Основываясь на этих представлениях были заложены основы классической теории ВЭМАЯ и к настоящему времени опубликованы основополагающие исследования.

За последние годы накоплен весьма богатый материал экспериментальных исследований, свидетельствующий о том, что предположение о поверхностном - характере взаимодействия без учета пространственных и временных эффектов является необоснованно упрощенным. Часто рассматриваемые волновые процессы в сплошных средах произвольной структуры протекают в условиях переменных внешних давлений, температур, напряженностей полей и т. п., параметры которых изменчивы и являются функциями внешних воздействий..

Знание различных факторов (внешних и внутренних), влияющих на процесс и характер ВЭМАЯ, позволяет управлять динамикой процесса и в ряде случаев повышать эффективность преобразования энергии в

достаточно широких пределах. Последнее необходимо для расширения области использования этих явлений, так как возможности технического применения способов и устройств, основанных на рассматриваемых эффектах, зависят в большой степени от эффективности процесса. Следовательно, теория ВЭМАЯ необходима для создания эмиконов с заранее заданными, желаемыми электрофизическими параметрами. Другими словами, развитие физики и техники ВЭМАЯ в наибольшей степени зависит от успехов теории.

Строгая общая теория ВЭМАЯ еще не разработана. Однако к настоящему времени уже выявлены некоторые закономерности ВЭМАЯ, объясняющие качественно, а в большинстве случаев и количественно, поведение многих физических характеристик.

Несмотря на большие усилия, предпринимаемые в последние 15-20 лет многими исследователями в разных странах, пути для полного описания физической картины электромагнитно-акустических явлений в конденсированных средах в общем виде пока не найдены. Поэтому всесторонние исследования особенностей взаимодействия и преобразования электромагнитных и акустических волн в различных средах произвольной структуры представляют собой важнейшую задачу науки и техники, от решения которой во многом зависят успехи в радиофизике, акустике, гидроакустике, ультразвуковой технике, приборостроении, машиностроении, материаловедении, в поддержании обороноспособности страны на должном уровне.

Перечисленные обстоятельства делают представленную работу весьма актуальной.

Работа проводилась в соответствии с плановыми темами НИИТМ и ИФМ УрО АН СССР: тема "Исследование и разработка электрофизических методов контроля сварных соединений разнотолщинных изделий сложной конфигурации и переменной кривизны околошовной поверхности," Гос. регистрации № У88537; тема "Исследование физических методов контроля зазоров между криволинейными электропроводящими поверхностями, разработка и внедрение аппаратуры," Гос. регистрации № Г37634; тема "Исследование, разработка и опытное опробование электромагнитных и электромагнитно-акустических преобразователей повышенной чувствительности к дефектам различной природы и ориентации в сварных соединениях," Гос. регистрации № У95761; тема "Исследование физических методов контроля зазоров между криволинейными электропроводящими поверхностями сложной конфигурации с одновременным измерением толщины внешней оболочки," Гос. регистрации № У11582; тема "Исследование и разработка физических методов контроля сварных соединений, выполненных аргонодуговой точечной сваркой. Разработка и внедрение аппаратуры

контроля сварных соединений разнотолщинных изделий сложной конфигурации применительно к изделию," Гос. регистрации № У11566; тема "Разработка и опытное опробование измерительно-регистрирующей системы контроля сварных соединений на базе мини-ЭВМ с использованием микропроцессорной модульной структуры," Гос. регистрации № У11588; тема 1.3.5.7. "Изучение статических и динамических явлений в магнитных средах применительно к магнитным измерениям, записи, обработке и считыванию информации," Гос. регистрации № 81024476; тема 1.3.5.6. "Исследование физических явлений в магнитомягких ферромагнитных материалах," Гос. регистрации № 01.84.0053596.

Целью диссертационной работы является обобщение теоретических и экспериментальных исследований автора по волновым электромагнитно-акустическим явлениям в конденсированных средах и их использованию в приборах и методах экспериментальной физики и кибернетических системах интроскопии. Диссертация разделена на три части. В первой части (главы I, И, III, IV, V) изложены: краткий обзор и основы теории волновых электромагнитно-акустических явлений. Вторая часть (главы VI,

VII) содержит методику и результаты экспериментальных исследований волновых электромагнитно-акустических явлений. В третьей части (глава

VIII) рассмотрены некоторые физические методы и приборы практического использования волновых электро магнитно - акустических явлений- в различных средах. Диссертационная работа посвящена разработке ряда фундаментальных проблем физики электромагнитно-акустических явлений в конденсированных средах на основе современных представлений теоретической физики конденсированного состояния вещества и применению выработанных концепций и методов к широкому кругу явлений физики электромагнитных взаимодействий в жидкостях, ограниченных средах и полупространстве с произвольными электронной проводимостью, магнитной проницаемостью и акустическим волновым сопротивлением.

Научная новизна и практическая значимость работы заключаются в разработанной теории электромагнитно-акустических явлений, анализе различных взаимодействий электромагнитных и акустических полей в различных средах, изучение характеристик эмиконов- нового класса электромагнитно-акустических преобразователей, открытии ранее неизвестных явлений и закономерностей, послуживших основой новых способов и устройств генерации и приема звуковых и ультратуковых волн и принципиально новых методов исследования вещества. Эги результаты заложили основание нового перспективного научного направления, определившего пути синтеза новых кибернетических систем интроскопии и получившего широкий отклик в науке и технике.

Достоверность основных научных положений и результатов

обеспечивается математической корректностью постановок всех решаемых задач, применением строгих аналитических расчётов на основе известных математических методов теоретической физики; совпадением результатов в частных случаях с результатами других авторов; совпадением части результатов с экспериментом, а также тщательным рассмотрением их физического содержания и правомерностью сделанных допущений.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту, являются новыми и установлены впервые. Полученные лично соискателем основные результаты являются базисом нового научного направления — физика электромагнитно-акустических явлений в конденсированных средах и физические методы их использования:

1. Установлены" ранее неизвестные закономерности и специфика в распределении упорядоченно движущихся электронов в конденсированных средах при электромагнитных воздействиях.

2. Открыто ранее неизвестное явление компенсации векторов лоренцовых сил, действующих на электроны, и векторов намагниченности доменов в электропроводящих, ферромагнитных средах, расположенных в электромагнитных полях произвольной структуры.

3. Открыто ранее неизвестное явление изменения электронной проводимости металлов и сплавов при воздействии мощного потока электронов.

4. Разработана теория электромагнитно-акустических явлений в конденсированных слоистых безграничных и ограниченных средах, которая позволяет определять время релаксации электронов в твёрдых телах, сформулировать физические принципы оптимальной генерации и приёма звуковых и ультразвуковых волн в различных средах с учетом электронной проводимости, магнитной проницаемости и акустических характеристик среды.

5. Установлены ранее неизвестные закономерности фундаментальной связи волнового акустического сопротивления с электронной проводимостью коовденсированных сред (электромагнитно-акустическое число Сазонова). Впервые показано, что для сверхпроводящих эмиконов главным параметром является отношение глубины проникновения поля в сверхпроводник к поверхностному импедансу сверхпроводника (поскольку сверхпроводимость является электронным процессом, обеспечивающим сильное взаимодействие между электронами и кристаллической решеткой).

6. Изучены пульсации давления низкотемпературной плазмы в канале МГД-генератора (температура плазмы меняется от 2800К на входе канала до 2600К на выходе).

7. Впервые разработаны на основе созданной теории методы синтеза и анализа простых и сложных эмиконов (нового класса электроакустических преобразователей), разработаны инвариантные эмиконы и установлены некоторые закономерности оптимизации их характеристик. Предложены новые способы генерации и приёма звуковых и ультразвуковых колебаний, на которые получены авторские свидетельства СССР. Предложены новые технические решения по созданию различных эмиконов и принципиально новых акустических, радиофизических и кибернетических устройств для исследования и контроля плазмы и физических свойств конденсированных сред, на которые получены авторские свидетельства и патенты.

Практическое значение работы. Практическая значимость полученных результатов стимулируется потребностями различных областей науки: акустики, радиофизики, молекулярной физики, физики магнитных явлений, физики твёрдого тела, теплофизики и др. в связи с развитием нового научного направления - физики электромагнитно-акустических явлений в конденсированных средах и физических методов их использования.

Практическое значение работы заключается так же в создании научной основы для направленного синтеза разнообразных типов эмиконов и устройств с применением в различных областях науки и техники (подтверждением этого - авторские свидетельства и патенты автора диссертации).

Кроме того, результаты работы открывают новые возможности: при объяснении предельной чувствительности вихретокового метода контроля; при разработке и использовании методов контроля плазменных покрытий в процессе их нанесения; при создании кибернетических систем интроскопии и т.п.

Апробация работы Основные положения работы и отдельные её результаты доложены и обсуждены на Международных, Всесоюзных, республиканских и региональных научно-технических конференциях, заседаниях советов и семинаров, а именно на: VII, VIII Всесоюзных акустических конференциях (Ленинград 1971, Москва 1973 гг.); V, X, XII ВНТК по неразрушающим ~ физическим методам контроля (Свердловск, ноябрь 1967 и сентябрь 1990 гг., Львов, октябрь 1984 г.); Всесоюзной межвузовской научно-технической конференции по ультразвуковым методам интенсификации технологических процессов, МИСиС (Москва, ноябрь 1968, июнь 1972 гг.); XIII Межвузовской конференции по молекулярной акустике (Москва, январь 1969 г.); Всесоюзной межвузовской конференции по ультразвуковой спектроскопии (Каунас, июнь 1969, Вильнюс, сентябрь 1973 гг.); Всесоюзном семинаре «Ультразвуковая аппаратура и ее применение» (Ленинград, апрель 1969, январь 1971 гг.); XVII, XVIII, XXI, XXII Научно-технических

конференциях Московского института радиотехники, электроники и автоматики (октябрь 1967, февраль 1969, апрель 1972, май 1973гг.); ХХУ Научной конференции Московского физико-технического института (декабрь 1972 г.); Научном семинаре Радиофизики ИФА АН СССР (рук. чл. - корр. РАН С. М. Рытов, Москва, октябрь 1973 г.); Научном семинаре Акустики МГУ им. М. В. Ломоносова (июнь 1968, июнь 1973 гг.); Научном семинаре НИФИ ЛГУ (декабрь 1970г.); семинарах Акустического института АН СССР (Москва 1969, 1972, 1973, 1974, 1999, 2000 гг.); Научно-техническом семинаре «Вклад отраслевой науки в решение проблем отрасли» (Москва, октябрь 1983 г.); I, И, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X Отраслевых научно- технических семинарах «Физико-технические проблемы неразрушающего контроля» (Москва, апрель, июль, октябрь 1983, Калининград, декабрь 1983, Красноярск, апрель 1984, Днепропетровск, июль 1984, Москва, октябрь 1984, Пермь, июнь 1985, Ташкент, октябрь 1985, июль 1986 гг.); Республиканской научно-технической конференции (Минск, 1985 г.); Секции физических методов неразрушающего контроля отраслевого Совета ЦЗЛ (Славск, апрель, 1985 г.); IX, X Уральской научно-технической конференции «Физические методы и приборы неразрушающего контроля» (Челябинск, 1988, Ижевск, 1989 гг.) Международном симпозиуме по физическим методам и средствам неразрушающего контроля (Днепропетровск, ноябрь, 1990 г.); V, VI, VIII Международных научно-технических конференциях "Современные методы и средства океанологических исследований" (Москва, ноябрь 1999, ноябрь 2000, ноябрь 2003 гг.); Съезде российских физиков-преподавателей "Физическое образование в XXI веке" (Москва, июнь 2000 г.); X, XI, XIII сессиях Российского акустического общества (Москва, май-июнь 2000, ноябрь 2001, август 2003 гг.); XLV, XLVI Научных конференциях Московского физико-технического института (Государственного университета) (г. Долгопрудный, ноябрь 2002, ноябрь 2003 гг.).

Публикации. Настоящая диссертация основана на 97 научных работах автора, выполненных в 1967 - 2004 гг., в том числе 26 авторских свидетельств СССР и патент США, (из них 43 без соавторов), перечень которых приведен в конце диссертации в хронологическом порядке.

Личный вклад. Автором диссертации проведён анализ проблемы, определён круг вопросов и цель исследований, предложены физические модели и сформулированы постановки соответствующих задач, выбраны методы их исследования, получены аналитические решения, проведены экспериментальные исследования и анализ результатов, установлены новые закономерности и ранее неизвестные явления, сформулированы выводы. В основном, все исследования, представленные в диссертации

выполнены автором самостоятельно.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения и списка цитированной литературы (329 наименований) и занимает объем 286 страниц, включая 126 рисунков и 29 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Данная диссертация представляет собой результат более чем тридцатилетней работы автора в области волновых электромагнитно -акустических явлений и физических методов их использования.

Явление электромагнитной генерации звука в электропроводящих средах состоит в том, что переменное электромагнитное поле преобразователя (источника возбуждения) взаимодействует с электронной системой электропроводящей среды (диафрагмой преобразователя); в свою очередь, возмущение электронов внешним электромагнитным воздействием приводит к движению упругой среды за счет взаимодействия электронов с решеткой и возмущение распространяется в виде звуковых волн в глубь слоистой среды.

Явление электромагнитной регистрации звуковых колебаний заключается в том, что звуковые волны создают в электропроводящей среде пространственно-периодическое поле, под влиянием которого частицы среды совершают колебания во внешнем электромагнитном поле, при этом в поверхностном слое электропроводящей среды возникают вихревые токи, наводящие эдс в катушке приемного эмикона.

Физическая природа явлений электромагнитной генерации и электромагнитного приема звука довольно сложна, но для ряда простейших случаев удается получить приближенную картину волнового процесса.

Обзор основных задач. Многие важные задачи приходится решать, когда эмикон находится в материальной (контролируемой) среде (гидроакустика и т.п.) или вблизи ее граничной поверхности для исследования материалов. Задачи связаны с тремя основными схемами размещения эмиконов. К первой — относят приемные и генерирующие эмиконы, расположенные вблизи бесконечной, в общем случае, слоистой среды; ко второй - эмиконы в материальной среде; к третьей - эмиконы над ограниченными средами. Три схемы размещения эмиконов позволяют сформулировать семь групп задач, охватывающих теоретически все важные случаи практики. Ко всем этим группам возможен общий электродинамический подход, однако, существенные различия между ними сохраняются.

Таким образом, общая задача состоит в определении полного электромагнитного поля во всех точках, распределения плотности вихревых токов, нахождения пондеромоторного взаимодействия первичного и наведенного полей, поля деформаций, порождающего

акустическое поле с учетом произвольных неоднородностей среды. Пространственно-временное распределение первичного поля можно считать заданным, поскольку известны свойства возбуждающего источника (эмикона), однако оно может быть совершенно произвольным. Это может быть, например, гармоническое поле или последовательность импульсов. В каждом конкретном случае задача состоит в нахождении решений уравнений Максвелла, удовлетворяющих соответствующим граничным и начальным условиям, и решении задачи об акустических колебаниях в материальной среде под действием пондеромоторной силы, произвольно изменяющейся со временем и приложенной в некоторой области границы при любых начальных и граничных условиях.

Задачи можно объединить в группы, определяемые взаимным расположением источников излучения и точек наблюдения или приема, а так же границ между материальными средами.

Идеализированный эмикон над полупространством. Идеализированные эмиконы отличаются простотой, но не могут быть точно осуществлены на практике. Идеализированный эмикон располагают над бесконечной, упругой, однородной, изотропной, электропроводящей и слабоферромагнитной средой и его электрическими характеристиками являются распределения тока и заряда вдоль проводников, образующих или ограничивающих эмикон (нить, виток, рамка, щель и т. п.), адмитанс и импеданс эмикона, если к этому эмикону подведено питание, и действующая длина, если он работает на прием. Анализ работы эмикона над бесконечным полупространством дает полезные сведения для изучения эмиконов в более сложной ограниченной области. Значения многих параметров эмикона над полупространством такие же, как у этого эмикона над ограниченной областью, заполненной тем же материалом. Такой подход особенно полезен, когда предварительно рассматривают граничные условия и основные уравнения среды с границами упрощенной формы, а проводники эмикона считают бесконечно тонкими и не совершающими механических колебаний.

Многоэлементные эмиконы. Во второй группе задач, относящихся к эмиконам над бесконечной средой, рассматривают источник возбуждения из нескольких элементов и один или несколько приемников, расположенных вблизи контролируемой среды. Поле, индуцирующее токи в приемных элементах эмикона, определяется не только токами в более или менее удаленных возбуждающих элементах эмикона, но также токами, возникающими от взаимодействия падающей звуковой или ультразвуковой волны в первичном поле.

Эмиконы с магнитопроводами. Третью группу задач, связанных с эмиконами над бесконечной средой, составляют задачи, в которых

п

источник возбуждения для уменьшения полей рассеяния заключают в магнитопровод, тем самым, повышая эффективность работы эмикона.

Эмиконы с постоянными магнитами. В четвертой группе задач источник электромагнитного излучения (например, виток) совмещен с постоянным магнитом, обеспечивая при определенных условиях генерацию различных типов звуковых и ультразвуковых волн, а приемные элементы (тот же виток или дополнительный) осуществляют регистрацию ультразвуковых волн. При этом следует отметить, что эмиконы, рассматриваемые во всех группах задач, способны генерировать и принимать различные типы акустических волн при определенных пространственных и временных соотношениях векторов электрического и магнитного полей.

Эмиконы с подвижными элементами. Пятая группа задач относится к ограниченной области (например, пассивная или активная диафрагма -подвижный элемент), рядом с которой расположены генерирующие или приемные элементы. Важными примерами являются системы мощного излучения звука в атмосферной акустике и гидроакустике. Другими примерами могут служить системы технологического воздействия в буровых скважинах, а так же шахтах для определения свойств материалов.

Эмиконы над слоистыми средами. В шестой группе наиболее сложных задач рассматривают генерирующие и приемные эмиконы, расположенные над слоистыми средами, слоистым полупространством. Практическими примерами таких сред являются горные породы в виде налегающих один на другой слоев, большинство изделий машиностроения (например, космические летательные аппараты), моря и океаны, композиционные материалы, у которых входящие в композицию элементы выполнены в виде слоев. Слои-элементы (из различных металлов и сплавов, стеклопластика и т. п.) могут быть изготовлены отдельно (в форме плит, листов, ленты и т. п.), а затем соединены механическими способами (болтами, заклепками), электронно-лучевой сваркой, совместной прокаткой, прессованием. Слоистые материалы получают так же выделением слоев в первоначальном объеме материала локальным изменением структуры материала (например, односторонними закалкой или отпуском стальных штат), наклепом или технологическим совмещением процессов образования слоев и композиции в целом (например, выплавкой многослойных слитков, прокаткой сваренных слябов, спеканием слоистых порошковых конгломератов).

Поскольку взаимодействие электромагнитного поля с материальной слоистой средой в общем случае зависит от температуры, давления и частоты, можно ожидать самые различные характеристики результирующего поля в точке наблюдения. Наблюдаемое поле зависит от

частотного спектра первичного излучения, дисперсионных свойств материала среды, формы и размеров границ и взаимного расположения источника излучения и точки наблюдения.

Эмиконы над ограниченными средами. Наконец, ряд часто встречающихся физико-технических проблем связан с решением задач о контроле электромагнитно-акустическим методом ограниченных тел. Существуют многочисленные примеры задач этого типа. Сюда относятся расположенные над цилиндрическими телами (например, стержнями, прутками, болтами и т. п.) приемные и генерирующие эмиконы. Другим примером являются эмиконы над пластинами, полыми цилиндрами и волноводами, в том числе, эмиконы, находящиеся в них.

Еще одним примером могут служить задачи о взаимодействии эмиконов со сферическими и эллипсоидальными телами. Следует заметить, что эти тела могут быть слоистыми.

Физические свойства и теоретические модели сред. Эмиконы обычно изготовляют из хорошо электропроводящих металлов, например, из меди, которые часто рассматривают, как абсолютно электропроводящие. Важное исключение представляют эмиконы из тугоплавких металлов, конечная проводимость которых может оказаться меньше, чем проводимость исследуемых материалов в области высоких температур. Неизбежные потери, сопровождающие процессы генерации и приема ультразвуковых волн в различных средах, снижают эффективность преобразования электромагнитной энергии в акустическую, и, чтобы получить нужные характеристики эмиконов, требуется исследовать множество факторов, связанных с этим.

Контролируемая среда, рядом с которой находится эмикон, может быть сравнительно хорошим диэлектриком, как например, пресная вода, сухой песок, лакокрасочные материалы, или же материалом с большой электрической проводимостью, как металлы. Разумеется, существует множество сред и материалов со свойствами, промежуточные между указанными крайними случаями. Сюда относят конденсированные среды: электролиты, в том числе соленая вода в море и живом организме, жидкие и твердые металлы и сплавы. К этой общей категории относят и плазменные среды.

Понимание микроскопических свойств материалов, по-видимому, существенно для исследования материалов, облученных электромагнитным полем. Надо иметь хотя бы общее представление о микроскопической теории материалов и об ограничениях этой теории, в первую очередь влияющих на решение электромагнитных задач. Без такого представления невозможна квалифицированная интерпретация результатов макроскопических измерений. Следует заметить, что не так то просто найти идентичную математическую модель свойств среды для

описания реальной физической системы. Большинство таких моделей чисто гипотетические, и для установления их достоверности требуется всесторонняя экспериментальная проверка. Существуют различные модели диэлектрических и электропроводящих сред. Хотя эти модели не позволяют получить полное и определенное решение, они дают правильное общее представление, много точной количественной информации по частным вопросам и полезных соотношений.

Основная проблема приложения электромагнитно-акустической теории к телам и областям, заполненным материальной средой, состоит в разработке метода. для предсказания результатов экспериментальных наблюдений и измерений. Для этого нужно создать математическую модель среды, более простую, чем чрезвычайно сложная структура, которую представляет атомная теория, но достоверно описывающую все наблюдаемые электрофизические и механические характеристики. Нужную модель можно получить путем допустимых упрощений атомной картины среды, состоящей из атомов и молекул, построенных из электронов, протонов и нейтронов.

Масштаб микроскопической структуры определяет длина </„ характеризующая пространственное распределение частиц. Выбор числового значения этой длины в большей степени зависит от типа рассматриваемого материала. У твердых и жидких диэлектриков с1с, может представлять межатомные или межмолекулярные расстояния. Для материалов, у которых средняя длина свободного пробега определяет процесс проводимости (для металлов, газов и плазмы) представляет среднюю длину свободного пробега. У металлов с высокой электронной проводимостью, например у меди, при температуре 300/Г, средняя длина

свободного пробега порядка у газов и плазмы эта длина

обычно намного больше.

В некоторых средах, особенно благодаря действию внешних сил, могут возникать высокие концентрации зарядов в поверхностных и граничных слоях, толщина которых одного порядка с микроскопическим расстоянием еИс, то есть с межатомными расстояниями. Такие концентрации наблюдаются, например, при электростатическом распределении зарядов на поверхности металлов. Следует заметить, что наличие высокой концентрации зарядов в поверхностном слое особенно важно, когда во всем объеме концентрация зарядов мала вследствие равного количества положительных и отрицательный зарядов (а не по причине отсутствия частиц).

У тел из электропроводящего металла токи на высокой частоте сосредоточены в тонком слое вблизи поверхности (скин-эффект). Характеристический размер проникновения тока в металл по нормали к его поверхности называют глубиной проникновения, ее классическая величина

Даже на сверхвысоких частотах глубина

проникновения для металлов велика по сравнению с межатомными расстояниями и со средней длиной свободного пробега. Например, при/= =1 ГГц глубина проникновения для меди приближенно равна 2-10"4 л/, тогда как типичная средняя длина свободного пробега в металле при температуре 300 К составляет 3-10"8ж Глубина проникновения зависит от электрической проводимости, которая является макроскопической величиной и определяется в масштабе, намного превышающем длину свободного пробега. При повышении частоты глубина проникновения тока становится сравнимой со средней длиной свободного пробега. Однако эта глубина определяется уже не классическим скин-эффектом, а аномальным скин-эффектом.

Для решения электромагнитно-акустических задач часто используют понятие «идеального проводника», в котором ток считают сосредоточенным в тонком поверхностном слое, соизмеримом по толщине с межатомными расстояниями или длиной свободного пробега.

Под действием внешних сил могут индуцироваться микроскопические круговые движения зарядов в виде вихревых токов внутри атомов и молекул, которые совместно ориентируются и создают существенное макроскопическое вращение заряда вокруг общей оси, оси намагничивания. Такие индуцированные магнитные моменты являются диамагнитными; они аналогичны диэлектрическим индуцированным дипольным моментам.

Магнитные моменты индуцируются не только внешними силами. Наряду с веществами, состоящими из постоянно поляризованных (электрически) молекул, существуют магнитные материалы с локальными постоянными магнитными моментами, которые обусловлены в основном электронными спинами, в различных атомах, нонах и молекулах. Ядерные спины также вносят небольшие магнитные моменты. Когда число электронов нечетное и не все спины объединены в пары, возникает парамагнетизм; магнитный момент при этом относительно слабый. При ферромагнетизме электронные спины объединяются в домены, внутри которых спины параллельны. Это происходит "в материалах (железе, сталях), обладающих сильными магнитными моментами и слабо связанными электронными структурами, характерными для металлов. Ферримагнетизм аналогичен ферромагнетизму с макроскопической точки зрения, но отличается по микроскопическому строению. Магнитные моменты соседних ионов при ферримагнетизме направлены антипараллельно, но так, что они полностью не вычитаются. Это наблюдается в ферритовых материалах, в которых сильные магнитные моменты сочетаются с сильно связанной структурой диэлектрика.

Для задач, связанных с эмиконами вблизи произвольной материальной среды, рассмотрение дипольных моментов является отличным приближением, и поэтому плотности распределений квадрополей и мультиполей более высоких порядков вводить не надо. Таким образом, обычно используют математическую модель материала, представляющую только суперпозицию положительных и отрицательных зарядов и электрических и магнитных дипольных моментов. Эти функции представляют усредненные распределения массы, заряда и движущегося заряда в окрестностях каждой точки внутри тела и в граничном слое на его поверхности.

В излагаемой здесь теории нелинейные члены считаются пренебрежимо малыми и опускаются, если не оговорено противное. В большинстве рассматриваемых задач магнитная проницаемость }Л0Ц является вещественной величиной и с целью упрощения считается вещественной во всех теоретических выводах. Специальные случаи, в которых комплексная величина, отмечены особо.

Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы задачи исследования, дана общая характеристика работы, сформулированы основные защищаемые положения, сжато изложено содержание по главам и перечислены основные результаты и выводы.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ проведен обзор основных задач, рассмотрены физические свойства и теоретические модели сред, Теоретически исследованы общие закономерности волновых электромагнитно-

акустических явлений: получено общее решение задачи (рис. 1) об электромагнитной генерации звука, произведена оценка величины конвективных токов и обсуждены условия, когда можно пренебречь конвективными токами,

возникающими за счет колебаний среды в первичном

электромагнитном поле, найдены аналитические выражения для распределения плотности индуцированных токов и распределения давления на границе излучающего элемента, открыто ранее Рис 1 Схема задачи о генерации и приеме звука в неизвестное явление (рис. 2) различных средах а Идеализированный э ми кон

компенсации векторов

лоренцовых сил,

кон над слоистой средой

действующих на электроны,, и векто электропроводящих, ферромагнитных средах, расположенных в

электромагнитных полях произвольной структуры, уста-новлены ранее неизвестные законо-мерности и специфика в рас-пределении упорядочение движу-щихся

электронов в конденсированных средах при электромагнитных воз-действиях, установлены ранее неизвестные закономерности (рис.3)

О 10 21) 30 40 50 60 70 80 О.МСм/м

намагниченности доменов в

Рис. 2. Изменение амплитуды относительного механического напряжения на поверхности полупространства от его электронной проводимости при различных значениях магнитной проницаемости, радиуса эмикона и частоты: а - Лг=10гм; (1 =1 {/), 10 (2), 100 С?) и 1000 (4); 6-/1 =10; Я;-10 !м;/=10 (/) и 1 МГц (2), 100 У), 10 (4) и 1 кГц (5), е-/=10 кГц, р=10; Л>=7,5х 10'2м (/), 10"2м (2) и 7,5х 10-3м (3).

фундаментальной связи волнового акустического сопротивления с электронной проводимостью

конденсированных сред

(электромагнитно-акустическое число Сазонова):

5 = 1/ ррш = 21Пе\1ПМ0о / тг1ЬгТ,

Рис. 3. Закономерности фундаментальной связи где р1 - сопротивление идеально чи-волнового акустического сопротивления и элек- стого металла (полное

тронной проводимости различных металлов и

сплавов. сопротивление является суммой

идеального и примесного сопротивлений); е - заряд электрона; М - атомная масса; 2лй - постоянная Планка; па - число электронов проводимости на атом; Г— абсолютная температура; и, скорость звука; вв - температура Дебая). Кроме того, в этой главе обсуждаются неустановившиеся волновые ЭМА явления и нелинейные волновые ЭМА явления, а также структура возбужденных ультразвуковых волн.

ВТОРАЯ ГЛАВА посвящена теоретическому исследованию волновых электромагнитно-акустических явлений в ограниченных средах. Проведен анализ закономерностей ВЭМАЯ в ферромагнитном стержне и определено электромагнитное поле, возбуждаемое динамическими напряжениями

продольной цилиндрической волны, бегущей по ферромагнитному намагниченному стер-жню (рис. 4 и 5). Исследовано влияние различных факторов, уменьшающих акустическую добротность ферромаг-нитного стержня: ЛЕ — эффекта в областях стержня, в которых действует магнитное поле, "концевых" мод генерируемых новых упругих продольных цилиндрических (УПЦ) волн вблизи торцов стержня, затухания УПЦ волн, вызванного микро - и макровихревыми токами, и магнетомеханическим гистерезисом. Решения получены с учетом АЕ -эффекта в областях генерации и приема. Исследовано явление ЭМА. резонанса в ферромагнитной пластине с учётом' затухания ультразвуковых волн. Обсуждается проблема взаимодействия волн на дефектах.

ТРЕТЬЯ ГЛАВА реферируемой работы посвящена приближенному определению физических параметров эмиконов, базируясь на общих теоремах теории электромагнитного поля: импеданса эмикона, чувствительности эмиконов в режиме генерации, затухания звуковых волн в магнитном поле, чувствительности приемных эмиконов, коэффициента преобразования, диаграмм направленности эмиконов. Проведено математическое моделирование волновых процессов электромагнитной генерации звуковых волн в жидкости (рис. 6). Впервые показано, что для сверхпроводящих эмиконов главным параметром является отношение глубины проникновения 3 поля в сверхпроводник к поверхностному импедансу сверхпроводника:

ЪП, = ¡[Р(и)]т/ш1ЛоЯе{Р(оз)]1'3,

» <•>

|<Н к* Ю> IV Ыа,

Ри 4 Эммммста фпы |а|« модуяМб) «г фиапси «й частот дм ммимого4!|,»ютя-

КГ4 II* Ю1 Ю'ЮЧО'ЮЧО*«*^

Ряс 5 Частим ямсамосп *иы(а)а ы»аум(6)

поамга сягиам (обрат п сгааа 40 \ | шел И» - и ■ 10» (П. I * 10* Ю а > * Ю1 АМ Л

где - поверхностный импеданс сверхпроводника, Ом; 5 - глубина проникновения поля в сверхпроводник, м; Р(я) - комплексная функция, зависящая от соотношения между величинами сой, квТ и Д - полушириной энергетической щели, Дж, кв — постоянная Больцмана (поскольку сверхпроводимость является электронным процессом, обеспечивающим сильное взаимодействие между электронами и кристаллической решеткой).

В заключение приводится пример расчета эмикона: определение геометрии и параметров эмиконов и выбор оптимальной > геометрии магнитной системы. Кроме того, в этой главе обсуждаются теоремы взаимности в теории эмиконов.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ диссертации исследованы волновые электромагнитно-акустические явления при электромагнитной генерации звуковых волн в жидкости: определены характеристики импульсов сжатия в ближнем и дальнем поле и ЭМА характеристики гидроакустических эмиконов, найдены аналитические соотношения для распределения магнитного поля в эмиконе и распределения обьемной и суммарной сил в эмиконе, проанализированы механические напряжения в катушке эмикона (см. например, рис. 7, 8 и 9).

Повышение коэффициента преобразования электромагнитной энергии в акустическую и его выравнивание в диапазоне частот генерации достигнуто в эмиконах с активной диафрагмой. Получены энергетические и временные условия, при которых достигнуто снижение акустической кавитации при электромагнитной генерации звука в жидкости воздействием на пульсирующую- кавитационную (газовую) полость, возникающую после излучения импульса давления, пульсирующим магнитным полем дополнительных катушек. Для эффективного

подавления пульсаций кавитационных (газовых) полостей плотность энергии магнитного поля определяют из следующего неравенства

Отсюда условие для выбора величины Я

Период пульсации тм магнитного поля определяют из условия

гЛ/>г0 = 1Д4^

Х/2 '

Ро

5/6 '

120 140

Рис. Ю.а. Кривые изменения амплитудных искажений для различных диаметров зонда от частоты.

В ПЯТОЙ ГЛАВЕ исследовано распространение звука в акустическом тракте системы измерения пульсаций давления плазмы в канале МГД-генератора (рис.10). Измерения можно осуществить с помощью пьезоэлектрических и емкостных преобразователей, подведя необходимое охлаждение к колеблющейся мембране или вынося преобразова-

тели за стенку .канала, либо с помощью вновь разрабатываемых эмиконов(рис. 11).

Следует отметить, что в научно-технической литературе отсутствует оценка амплитудных и фазовых искажений, вносимых акустическим трактом системы измерения, а также не исследовано влияние температурного градиента вдоль акустического

Рис. 11. а. Пьезоэлектрический Рис 11.6. Приемный эмикон пульсаций давления.

преобраэоиатель пульсаций давления

волновода на характер распространения звука. Впервые получены результаты по распространению звуковых волн в акустическом тракте системы измерения пульсаций давления плазмы, которые позволяют обоснованно конструировать волноводы с минимальными искажениями. Кроме того, проведены расчеты теплового режима приемников звука.

Вторая часть диссертационной работы посвящена экспериментальным исследованиям волновых электромагнитно- акустических явлений в конденсированных средах. Эти исследования проведены с целью сопоставления их с теорией, выявления особенностей эмиконов, определения пределов применимости и области целесообразного использования ЭМА явлений, а также для исследования ряда проблем, строгий расчет которых затруднителен.

В ШЕСТОЙ ГЛАВЕ рассмотрены основные методы, использованные при получении и анализе экспериментальных данных, описана методика экспериментальных исследований и предназначенные для этой цели экспериментальные установки и экспериментальные преобразователи, а также изложены требования к ним и экспериментальным образцам.

В СЕДЬМОЙ ГЛАВЕ представлены и описаны результаты экспериментальных исследований волновых электромагнитно-акустических явлений: эксперименты по генерации и регистрации ультразвуковых волн эмиконами (рис.12), влияние магнитного поля на возбуждение и регистрацию ультразвука (например, рис. 13), закономерности ВЭМАЯ в ограниченных средах (например, рис.14), исследование направленных свойств эмиконов (например, рис.15),

Рис. 13. Полевые зависимости фиал (а) и Рис. 14. Изменение акустической добротности модуля (б) полною синала д ля образца из ферромапитного стержня из стали 20 от ^пристали 40 X. женности мапитного поля.

Рис. 15.а. Характеристика направленности Рис. 15.6. Характеристика направленности

эмикона прямоугольного типа (узкая сторона), эмикона прямоугольного типа (широкая

Кривые 1, 2, 3 - теоретические, вычислены с сторона). Кривые 1, 2 - теоретические,

различным приближением; кривая 4 - вычислены с различным приближением; кривая

экспериментальная. 4 - экспериментальная.

Рис. 16. Распределение электропроводности в алюминиевых сплавах. Экспериментальные результаты: а- образец из сплава М40Т; б — образец из сплава АмгбМ.

обнаружение и оценка дефектов эмиконами, исследование эмикона с волноводом, влияние мощного потока электронов на электронную проводимость конденсированных сред (например, рис.16), влияние поверхностного эффекта на ЭМА явления, исследование адаптивных ЭМА систем (рис. 17), исследование ультразвуковых фокусирующих систем, исследование электромагнитной генерации звука в жидкости, экспериментальные исследования системы измерения и регистрации пульсаций давления плазмы, исследование приемного эмикона пульсаций давления.

Третья часть реферируемой работы является заключительной и освещает некоторые результаты исследований по использованию волновых электромагнитно-акустических явлений для исследования и контроля плазмы и конденсированных сред.

В ВОСЬМОЙ ГЛАВЕ представлен обширный материал и показано, как практически использовать основные результаты и выводы проведенных теоретических и экспериментальных исследований, например, для измерений толщины (рис.18) и упругих постоянных твердых тел (рис.19), зазоров в двухслойных разнотол-щинных

конструкциях, для обна-ружения дефектов - и технической диагностики электронно-лучевой свар-ки (рис.20). Образцы разработанных приборов и эмиконов прошли испытания в производственных и лабораторных условиях (рис.21). Проведены огневые испытания системы измерения пульсаций давления плазмы на ресурсном стенде.

Рис. 17. Функциональные схемы адаптивных электромагнитно - акустических систем: а - первый вариант; 6 - второй вариант; в - катушки возбуждения приемке -излучающей системы

Рис. 18. Функциональная блок - схема ультразвукового измерителя толщины и временные диаграммы

импульсов блоков измерителя.

В заключительном параграфе этой главы намечаются перспективы развития физических методов исследований и контроля конденсированных

сред, что представляет несомненный интерес для экспериментальной физики.

Рис. 19. а. функциональная схема ультразвукового Рис. 19.6. Выходные импульсы блоков ультра-

измерителя упругих постоянных твердых тел.

звукового измерителя.

Рис.20. Примеры зарегистрированных на экране

осциллографа изображений, полученных в процессе рис. 21.а б Некоторые образцы из разработанных ЭЛС. а - отклонение этектронного луча от стыка шва на „ „сслеДов»н(шх эмиьонов. 1/6 радиуса пучка; 6 - точное позиционирование луча по стыку ша; в - отклонение луча от стыка ша на 0,1

Рис. 21. в. г. д. е. ж. з. и. к. л. Некоторые образцы из разра!ютанных и исследованных эмиконов.

Обобщая результаты исследований, можно сформулировать основные выводы:

1. Установлены ранее неизвестные закономерности и специфика в распределении упорядоченно движущихся электронов в конденсированных средах при электромагнитных воздействиях.

2. Открыто ранее неизвестное явление компенсации векторов лоренцовых сил, действующих на электроны, и векторов намагниченности доменов в электропроводящих, ферромагнитных средах, расположенных в электромагнитных полях произвольной структуры.

3. Открыто ранее неизвестное явление изменения электронной проводимости металлов и сплавов при воздействии мощного потока электронов.

4. Разработана теория электромагнитно-акустических явлений в конденсированных слоистых безграничных и ограниченных средах, которая позволяет определять время релаксации электронов в твёрдых телах, сформулировать физические принципы оптимальной генерации и приёма звуковых и ультразвуковых волн в различных средах с учётом электронной проводимости, магнитной проницаемости и акустических характеристик среды.

5. Установлены ранее неизвестные закономерности фундаментальной связи волнового акустического сопротивления »; электронной

проводимостью конденсированных сред (электромагнитно-акустическое число Сазонова). Впервые показано, что для сверхпроводящих эмиконов главным параметром является отношение глубины проникновения поля в сверхпроводник к поверхностному импедансу сверхпроводника (поскольку сверхпроводимость является электронным процессом, обеспечивающим сильное взаимодействие между электронами и кристаллической решеткой).

6. Изучены пульсации давления низкотемпературной плазмы в канале МГД-генератора (температура плазмы меняется от 2800К на входе канала до 2600К на выходе).

7. Впервые разработаны на основе созданной теории методы синтеза и анализа простых и сложных эмиконов (нового класса электроакустических преобразователей), разработаны инвариантные эмиконы и установлены некоторые закономерности оптимизации их характеристик. Предложены новые способы генерации и приёма звуковых и ультразвуковых колебаний, на которые получены авторские свидетельства СССР. Предложены новые технические решения по созданию различных эмиконов и принципиально новых акустических, радиофизических и кибернетических устройств для исследования и контроля плазмы и физических свойств конденсированных сред, на которые получены авторские свидетельства и патенты.

В заключении к диссертационной работе приводится перечень проблем, на которых должно быть сосредоточено внимание в дальнейших исследованиях волновых электромагнитно-акустических явлений в конденсированных средах и физических методах их использования.

Практическая значимость полученных результатов стимулируется потребностями различных областей науки: экспериментальной физики, акустики, радиофизики, молекулярной физики, физики магнитных явлений, физики конденсированных сред , теплофизики и др. в связи с развитием нового научного направления - физики электромагнитно-акустических явлений в конденсированных средах и физических методов их использования.

Практическое значение работы заключается так же в создании научной основы для направленного синтеза разнообразных типов эмиконов и устройств с применением в различных областях науки и техники (подтверждением этого - авторские свидетельства и патенты автора диссертации).

Кроме того, результаты работы открывают новые возможности: при объяснении предельной чувствительности вихретокового метода контроля; при разработке и использовании методов контроля плазменных покрытий в процессе их нанесения; при создании кибернетических систем интроскопии, при распространении и экранировании электромагнитных полей, при решении экологических проблем и т.п.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. ЮИ. Сазонов, Ю.М. Шкарлет. Об одном эффекте электромагнитного взаимодействия // Тр. МИРЭА / Физика. - 1968. - Вып. 37. - С. 81 - 91.

2. Ю.И. Сазонов. Основные уравнения теории электромагнитного возбуждения ультраакустических колебаний // Научная публикация ЦНИИТМАШ. - 1969. -№192.-4 с.

3. Ю.И. Сазонов, Ю.М. Шкарлет. Исследование бесконтактных методов возбуждения и регистрации ультразвуковых колебаний // Дефектоскопия. -1969.-№5.-С. 1-12.

4. Yu.I. Sazonov, and Yu.M. Shkarlet. Research ofcontactless methods of excitation and registration ofultrasonic fluctuations // Sov. J. Nondestr. Test.(Engl. Transl.). - 1969. -No. 5.-pp. 509-517.

5. Ю.И. Сазонов. К теории электромагнитно-акустического преобразователя // All СССР. Vin Всес. акус. конф.:Реф. докл. - М.: АН СССР, 1973. - Т. 1. - С. 196. Доклад 1V-8.

6. Ю.И. Сазонов. К теории электомагнитно-акустического преобразователя // АН СССР. Tp.VIH Всес. акуст. конф. - МгАкуст. ин-т, 1973. - С. 154 - 157.

7. Ю И. Сазонов. Волновые электромагнитно-акустические явления // НПО "Энергия" / Научн. тр.: Атомная энергетика. - М.: ТЭП, 1975. - Вып. II. - С. 404 -412.

8. Ю.И. Сазонов. Исследование направленных свойств электромагнитно-акустических преобразователей // Там же. - 1975. - Вып. II. - С. 413 - 428.

9. Ю.И. Сазонов. О чувствительности электромагнитно-акустических преобразователей в режиме возбуждения // БАЭС. Проблемы повышения эксплуатационной надежности металла и энергооборудования АЭС / Тр. Всес. конф. - п. Заречный: БАЭС, 1975. - С. 426 - 429.

10.Ю.И. Сазонов. Основы общей теории эмиконов // ЦНТИ" Поиск" / Приложение к Сб. ПТО. - 1982. - № 9. - С. 51 - 54.

11.В.П. Ольшанский, Ю.И. Сазонов, Н.В. Суркова. Об оценке дефектов электромагнитно - акустическим методом // Дефектоскопия. - 1986. - № 10. -С. 84-86.

12.ЮЛ. Сазонов, Г.Б. Цветное, В.Е. Щербинин. Об одной особенности развития техники и технологии на современном этапе // АН СССР. УрО. Ин-т физики металлов. Современные магнитные, электромагнитные и акустические методы и приборы НК: Тез. докл. IX Урал. НТК. - Свердловск - Челябинск: Ин-т физики металлов, 1988.-Ч. 1.-С. 101.

13АМ. Прохоров, В.И. Пелипенко, Ю.И. Сазонов и др. Компьютерный неразрушающий контроль сварных соединений, выполненных электроннолучевой сваркой // АН СССР. УрО. Физические методы и приборы НК: Тез. докл. X Урал. НТК. - Ижевск: Физ.-техн. ин-т, 1989. - С. 116.

14.В.Г. Кулеев, Ю.И. Сазонов, Е.В. Кузнецов, В.В. Нестеренко. Расчет электромагнитного поля, возбуждаемого динамическими упругими напряжениями в ферромагнитном стержне // Дефектоскопия. - 1991. - № 11.-С.28-35.

15.Ю.И. Сазонов. Глубоководные гидроакустические эмиконы // Современные методы и средства океанологических исследований: Материалы V Междунар. НТК. - М.: ИОРАН, 1999. - С. 241 - 242.

16.Ю.И. Сазонов. Акустическая кавитация в магнитном поле // Прикл. математика и техн. физика. - 2000. - № 2. - С. 41 - 43.

17.Ю.И. Сазонов. Гидроакустичекие эмиконы с активной диафрагмой // Там же. -2000.-№2.-С. 44-46.

18.В.И. Немченко, СИ. Дворников, Ю.И. Сазонов. Акустическое поле, генерируемое эмиконами в жидкостях // Там же. - 2000. - № 3. - С. 15 - 28.

19.Ю.И. Сазонов. Электромагнитно-акустические эффекты в конденсированных средах // Съезд российских физиков-преподавателей / Физическое образование в XXI веке. Москва, 28 - 30 июня 2000г., МГУ им М.ВЛомоносова: Тез. докл. -М.: Физфак МГУ, 2000. - С. 168.

20.Ю.И. Сазонов. Волновые электромагнитно-акустические явления в конденсированных средах // Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук: Тр. XLV Научн. конф. Моск. физико-технического ин-та (Гос. университета). Часть VIII. Прикл. физика и энергетика. - М. - Долгопрудный: Фак-т проблем физики и энергетики МФТИ (ГУ), 2002. - С. 58 - 60.

21.Ю.И. Сазонов. Кинетические явления в конденсированных средах // Прикл. математика и техн. физика. - 2003. - № 4 - 6. - С. 41 - 47.

22.Ю.И. Сазонов. О возможности построения адаптивных электромагнитно-акустических систем // Радиотехника и электроника. - 2003. - Т. 48. - № 5. -С.631 -636.

23.Yu.I. Sazonov. On the Feasibility of Adaptive Electromagnetic - and - Acoustic Systems // Journal of Communications Technology and Electronics. - 2003. - Vol. 48. -No. 5.-pp. 577-581.

24.Ю.И. Сазонов. Цифровой измеритель упругих постоянных металлов и сплавов // Радиотехника и электроникл. - 2003. - Т. 48. - № 5. - С.637 - 640.

25.Yu.I. Sazonov. A Digital Meter of Elastic Constants of Metals and Alloys // Journal of Communications Technology and Electronics. - 2003. - Vol. 48. - No. 5. - pp. 582 -585.

26.Ю.И. Сазонов. Оценка искажений, вносимых акустическим трактом системы изме!>ения // Электромагнитные волны и электронные системы. - 2003. - Т. 8. -№4.-С.44-45.

27.В.Г. Кулеев, Ю.И. Сазонов. Волновые электромагнитно-акустические явления в ферромагнитных стержнях при резонансной генерации продольных цилиндрических волн // Электромагнитные волны и электронные системы. -2ООЗ.-Т.8.-№9.-С.45-51.

2 8.Ю.И. Сазонов. Принципы построения адаптивных электромагнитно-акустических систем технической диагностики // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2003. - № 8. - С. 53 - 57.

29.Ю.И. Сазонов. Волновые электромагнитно-акустические явления в конденсированных средах и физические методы их использования // Физическая акустика. Распространение и дифракция волн / Тр. XIII сессии Рос. акуст. общ -ва.-М.:ГЕОС, 2003.-Т. 1.-С. 208-215.

30.Ю.И. Сазонов, С.А. Фгльксвич. Ультразвуковые системы технической диагностики с электрическим управлением диаграммой направленности //

Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика.' - 2003. - № 10. - С. 49 Т51.

31.Ю.И. Сазонов. Влияние мощного потока электронов на электронную проводимость конденсированных сред // Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук: Тр. XLVI Научн. конф. Моск. физико-технического ин-та (Гос. университета). Часть VIII. Прикл. физика и энергетика. - М. - Долгопрудный: Фак-т проблем физики и энергетики МФТИ (ГУ), 2003. -С. 47-48.

32.Ю.И. Сазонов, В.И. Булгаков, В.В. Степанов. Физико - математические проблемы техногенных катастроф // Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук: Тр. XLVI Научн. конф. Моск. физико-технического ин-та (Гос. университета). Часть VIII. Прикл. физика и энергетика. - М . -Долгопрудный: Фак-т проблем физики и энергетики МФТИ (ГУ), 2003. - С. 49 -50.

33.Ю.И. Сазонов. К проблеме технической диагностики электронно - лучевой сварки // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2004. - № 3. -С. 46-48.

34.Ю.И. Сазонов. Акустическая кавитация в магнитном поле // Радиотехника и электроника. - 2004. - Т. 49. - № 3. - С. 341 - 342.

35.Yu.I. Sazonov. Acoustic Cavitation in the Presence of a Magnetic Field // Journal of Communications Technology and Electronics. - 2004. - Vol. 49. - No. 3. - pp. 315 -316.

36.В.И. Немченко, Ю.И. Сазонов. Математическое моделирование волновых процессов электромагнитной генерации звука в жидкости // Электромагнитные волны и электронные системы. - 2004. - Т. 9. - № 3 - 4. - С. 12 - 18.

37.Ю.И. Сазонов. Электромагнитно - акустические эффекты в конденсированных средах // Радиотехника и электроника. - 2004. - Т. 49. - № 4. - С. 481 - 487.

38.Yu.I. Sazonov. Electromagnetic - and - Acoustic Effacts in Condensed Media // Journal of Communications Technology and Electronics. - 2004. - Vol. 49. - No. 4. -pp. 447-453.

39.Ю.И. Сазонов. Влияние мощного потока электронов на электронную проводимость конденсированных сред // Радиотехника и электроника. - 2004. -Т.49.-№6.-С. 752-756.

40.Yu.I. Sazonov. Influence of Powerful Stream Elektrons on Electronic Conductivity of the Condensed Environments // Journal of Communications Technology and Electronics. - 2004. - Vol. 49. -No. 6. - pp. 677 - 681.

41.Ю.И. Сазонов. Физико - технические проблемы технической диагностики электронно - лучевой сварки // Вестник Отделения космических энергетических систем нового поколения Росс. Академии космонавтики им. К.Э. Циолковского. -2004.-№1.-С.96-И4.

42.Ю.И. Сазонов. Об одном варианте построения ультразвуковых фокусирующих систем // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2004. - №. 6.-С. 53-57.

43.Ю.И. Сазонов. Амплитудные и фазовые искажения в акустическом тракте системы измерения пульсаций давления плазмы // Радиотехника и электроника. -2004.-Т. 49.-№9.

44.Yu.I. Sazonov. Amplitude and Phase Distortions in the Acoustic Channel of a System for Measuring Plasma Pressure Pulsations // Journal of Communications Technology and Electronics. - 2004. - Vol. 49. -No. 9. - pp. 877 - 887.

45.Ю.И. Сазонов, В.Я. Силкин. Измерение зазоров в двухслойных разнотолщинных конструкциях // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. -2004.-№8.-С. 51-55.

46.Ю.И. Сазонов. Приборы и методы технической диагностики электронно -лучевой сварки // Электромагнитные волны и электронные системы. - 2004. - Т. 9.-№9-10.-С.61-78.

47.Ю.И. Сазонов. Система измерения и регистрации пульсаций давления плазмы // Радиотехника и электроника. - 2004. - Т. 49. - № 10.

48.Ю.И. Сазонов. Физика электромагнитно-акустических явлений в

конденсированных средах. - М: Физматлит, 2004. - 189 с. По материалам работы зарегистрированы изобретения:

49.Ю.И. Сазонов, Ю.М. Шкарлет. Устройство для бесконтактного ультразвукового контроля материалов / A.c. № 264752 (СССР). Приоритет от 24.06.68 // Бюллетень: Открытия. Изобретения. Пром. образцы и тов. знаки. - 1970. - № 9.

50.Ю.И. Сазонов. В.И. Стефаров и Ю.М. Шкарлет. Электромагнитно-акустический дефектоскоп / А.с. № 270317 (СССР). Приоритет от 14.06.68. // Там же. - 1970. -№ 16.

51 .Ю.И. Сазонов. Бесконтактный электромагнитно-акустический преобразователь / А.с. № 353751 (СССР). Приоритет от 04.03.71. // Там же. - 1972. - № 30. - С. 21.

52.Ю.И. Сазонов, В.М. Лившиц. Цифровой ультразвуковой измеритель упругих постоянных металлов и сплавов / Ас. №363908 (СССР). Приоритет от 15.05.70. // Там же. - 1973. - № 4. - С. 97.

53.Ю.И. Сазонов. Электромагнитно-акустический преобразователь / Ас. № 408205 (СССР). Приоритет от 13.12.71. // Там же. - 1973. - № 47. - С. 150.

54. Ю.И. Сазонов. Электромагнитный способ генерации и приема звуковых колебаний / А.с. № 414000 (СССР). Приоритет от 14.02.72. // Там же. - 1974. -№5.-С. 25.

55.Ю.И. Сазонов. Способ генерации звуковых колебаний в жидкости / А.с. № 418222 (СССР). Приоритет от 02.03.72. // Там же. - 1974. - № 9. - С. 20.

56.Ю.И. Сазонов, В.И. Немченко. Электромагнитно-акустический преобразователь / А.с. № 466052 (СССР). Приоритет от 06.10.72. // Там же. - 1975. - № 13.

57.В.П. Ольшанский, Ю.И. Сазонов. Электромагнитно-акустический преобразователь для неразрушающего контроля / Ас. № 587392 (СССР). Приоритет от 20.11.75. // Там же. - 1978. - № 1.

58.В.П. Ольшанский, Ю.И. Сазонов. Ультразвуковой измеритель толщины / А.с. № 857850 (СССР). Приоритет от 17.09.79.//Там же.- 1981.-№31.

59.Ultrasonic Flaw Detector / United States Patent № 4856336 (USA) Date of Patent: Aug. 15, 1989. (SA. Falkevich, M.V. Naumov, Yu.M. Shkarlet, D.V. Sukhorukov, V.N. Fedotov, Yu.I. Sazonov)

60.Ю.И. Сазонов, СИ. Баусов, Э.М. Бара", В в Щербинин, Т а Уманская Способ

Р). Приоритет -С. 140.

бесконтактного ультразвукового контроля / А.с. № 1647383 (ССС от20.12.88.//Бюллетень: Открытия^! зобретУМ»! 17

С.П«гф079г

03 КЭ ест ?

......

61.Ю.И. Сазонов, Э.М. Бараз, СИ. Баусов, В.В. Жидков. Электромагнитно-акустическое устройство / Ас. № 1702297 (СССР). Приоритет от 06.01.89 // Там же.-1991.-№48.-С. 180.

62.В.М. Клячин, Ю.И. Сазонов, Н.И. Чарикова, В.Е. Щербинин. Фокусирующее ультразвуковое устройство / А.с. № 1779992 (СССР). Приоритет от 17.04.90. // Там же.-1992.-№45.

ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Введение

Часть первая. ОБЗОР И ОСНОВЫ ТЕОРИИВЭМАЯ

Введение

Глава 1. Некоторые общие закономерности волновых электромагнитно -акустических явлений. 1.1. Обзор основных задач. 1.2. Физические свойства и теоретические модели сред. 1.3. Постановка задачи и исходные уравнения. 1.4. Общее решение задачи об электромагнитной генерации звука. 1.5. Оценка величины конвективных токов. 1.6. Распределение плотности индуцированных токов. 1.7. Распределение давления на границе излучающего элемента. 1.8. Нулевой пондермоторный эффект электромагнитного взаимодействия. 1.9. S - эффект в твердых телах. 1.10. Электронная проводимость и кинетические явления в конденсированных средах. 1.11. Неустановившиеся волновые ЭМА явления.

Глава II. Волновые элекгромагнитно-акуссгические явления в ограниченных средах. 2.1. Постановка задачи и исходные уравнения. 2.2. Решение уравнения для поля. 2.3. Ан&чиз закономерностей ВЭМАЯ в ферромагнитном стержне. 2.4. Плоские волны в однородном стержне. 2.5. Учет ДЕ - эффекта в области генерации. 2.6. Роль концов стержня. 2.7. Учет ДЕ - эффекта в областях генерации и приема. 2.8. ЭМА резонанс в ферромагнитной пластине.

Глава III. Физические параметры эмиконов. 3.1. Постановка вопроса. Классификация методов генерации и приема звука. Основные параметры эмиконов. 3.2. Импеданс эмикона. 3.3. Чувствительность эмиконов в режиме генерации. 3.4. Затухание звуковых волн в магнитном поле. 3.5. Чувствительность приемных эмиконов. 3.6. Коэффициент преобразования. 3.7. Диаграммы направленности эмиконов. 3.8. Сверхпроводящие эмиконы.3.9. Расчет эмиконов. 3.9.1. Определение геометрии и параметров эмиконов. 3.9.2. Выборы оптимальной геометрии магнитной системы.

Глава IV. Волновые электромагнитно — акустические явления при генерации звука в жидкости. 4.1. Характеристики импульсов сжатия в ближнем и дальнем поле. 4.2. ЭМА характеристики гидроакустических эмиконов. 4.3. Распределение магнитного поля в эмиконе. 4.4. Распределение обьемной и суммарной сил в эмиконе. 4.5. Механические напряжения в индукторе. 4.6. Гидроакустические эмиконы с активной диафрагмой.4.7. Акустическая кавитация в магнитном поле.

Глава V. Распространение звука в акустическом тракте системы. 5.1. Введение. 5.2. Оценка искажений, вносимых акустическим трактом системы. 53. Влияние температурного градиента в акустическом волноводе. 5.4. Фазовые искажения сигнала , прошедшего волновод. 5.5. Расчет чувствительности преобразователей. 5.5.1. Электростато-акустичсские преобразователи. 5.5.2. Пьезоэлектрические преобразователи. 5.6. Приемные эмиконы. 5.7. Тепловой режим приемников звука.

Часть вторая. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ

Введение

Глава VI. Методика экспериментального > исследования. 6.1. Особенности эмиконов. 6.2. Методика измерений. 6.3. Выбор экспериментальных образцов. 6.4. Описание экспериментальной аппаратуры. 6.5. Система измерения и регистрации пульсаций давления. 6.5.1. Варианты размещения преобразователей. 6.5.2. Описание экспериментальных преобразователей. 6.5.3. Требования к системе регистрации. 6.5.4. Методы регистрации. 6.5.5. Функциональная схема сисгемы измерения и регистрации. 6.6. Гидроакустические измерения.

Глава - VII. Экспериментальные исследования волновых электромагнитно-акусстических явлений.

7.1. Общие соображения. 7.2. Эксперимент по генерации ультразвуковых волн. 7.3. Эксперименты по регистрации ультразвуковых волн эмиконами. 7.4. Влияние магнитного поля на возбуждение и регистрацию ультразвука. 7.5. Закономерности ВЭМАЯ в ограниченных средах. 7.6. Исследование направленных свойств эмиконов. 7.7. Исследование эмикона с волноводом. 7.8. Обнаружение и оценка дефектов эмиконами. 7.9. Влияние мощного потока электронов на электронную проводимость конденсированных сред. 7.10. Влияние поверхностного эффекта. 7.11. Исследование адаптированных ЭМА систем. 7.12. Исследование ультразвуковых фокусирующих систем. 7.13. Исследование электромагнитной генерации звука в жидкости. 7.14. Экспериментальные исследования системы измерения и регистрации пульсаций давления плазмы. 7.14.1. Влияние магнитного поля на характеристики приемников звука. 7.14.2. Влияние магнитною поля на характеристики предварительных усилителей. 7.14.3. Исследование приемного эмикона.

Часть третья ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭМА ЯВЛЕНИЙ

Введение

Глава VIII. Электромагнитно-ультразвуковые методы - и приборы исследования и контроля плазмы и конденсированных сред, 8.1. Общий обзор методов. 8.2. Измерение упругих постоянных. 8.3. Измерение зазоров в двухслойных разнотолщинных конструкциях. 8.4.Ультразвуковая толщинометрия. 8.5. Ультразвуковая дефектоскопия. 8.6. Физические методы контроля электорнно - лучевой сварки. 8.6.1. Особенности ЭЛС. 8.6.2. Дефекты сварных соединений. 8.6.3. Радиационные методы контроля. 8.6.4. Акустические методы контроля. 8.6.5. Комплексные методы неразрушающего контроля. 8.7. Испытание ИРСК в производственных условиях. 8.8. Лабораторные испытания гидроакустических эмиконов. 8.9. Огневые испытания системы измерения пульсация давления плазмы на ресурсном стенде. 8.10. Перспективы электромагнитно-акустических методов. Выводы Заключение

Цитированная литература

TABLE OF CONTENTS OF THE DISSERTATION

Introduction

Partthefirst. The REVIEWANDBASESofTHEORYWEMAP

Introduction

Chapter 1. Some general laws of the wave electromagnetic - acoustic phenomena.

1.1. The review of the piimary goals. 1.2. Physical properties and theoietical models of

environments. 1.3. Statement ofa problem and the initial equations. 1.4. The common decision. of a problem about electromagnetic generation of a sound. 1.5. An estimation of size convective currents. 1.6. Distribution of density of induced currents. 1.7. Distribution of pressure to border of a radiating element. 1.8. Zero ponderomotive effect of electromagnetic interaction. 1.9. S -effect in firm bodies. 1.10. Electronic conductivity and the kinetic phenomena in condensed средах. 1.11. Unsteady wave EMA the phenomena. 1.12. Nonlinear wave EMA the phenomena.

Chapter II. The wave electromagnetic - acoustic phenomena in the limited environments. 2.1. Statement of a problem and the initial equations. 2.2. The decision ofthe equation lor a field. 2.3. The analysis of laws WEMAP in a ferromagnetic core. 2.4. Flat waves in a homogeneous core. 2.5. The account ДЕ - effect in the field ofgeneration. 2.6. A role ofthe ends ofa core. 2.7. The account ДЕ - effect in the field ofgeneration and reception. 2.8. EMA a resonance in a ferromagnetic plate. 2.9. Interaction ofwaves on defects.

Chapter Ш. Physical parameters em icons. 3.1. Statement ofa question. Classification of methods ofgeneration and reception ofa sound. Key parameters emicons. 3.2. An impedance эмикона. 3.3. Sensitivity emicons in amode ofgeneration. 3.4. Attenuation of sound waves in a magnetic field. 3.5. Sensitivity of receptions emicons. 3.6. Factor of transformation. 3.7. Diagrams of an orientation emicons. 3.8. Superconducting emicons.3.9. Calculation of emicons.

3.9.1. Definition ofgeometry and parameters emicons. 3.9.2. Elections of optimum geometry of magnetic system. 3.10. Theorems of reciprocity in the theory of emicons.

Chapter IV. The wave electromagnetic - acoustic phenomena at generation of a sound in a liquid. 4.1. Characteristics ofpulses of compression in a near and far field. 4.2. EMA characteristics hydroacoustic emicons. 4.3. Distribution of a magnetic field in emicon. 4.4. Distribution ofvolumetric and total forces in emicon. 4.5. Mechanical pressure in coil of emicon. 4.6. Hydroacoustic emicons, with active diaphragm. 4.7. Acoustic cavitation in a magnetic field.

Chapter V. Distribution of a sound to an acoustic path of system. 5.1. Introduction. 5.2. An estimation ofthe distortions brought by an acoustic path of system. 5.3. Influence of a temperature gradient in an acoustic wave guide. 5.4. Phase distortions ofthe signal past a wave guide. 5.5. Calculation of sensitivity of converters. 5.5.1. Electrostatic - acoustic converters.

5.5.2. Piezoelectric converters. 5.6. Receptions emicons. 5.7. A thermal mode of receivers of a sound.

The conclusion

Part the second. EXPERIMENTAL

Introduction

Chapter VI. Atechnique ofan experimental research. 6.1. Characteristics ofemicons. 6.2. A technique of measurements. 6.3. Л choice of experimental samples. 6.4. The description of the experimental equipment. 6.5. System of measurement and registration of pulsations of pressure. 6.5.1. Variants of accommodation of converters. 6.5.2. The description of experimental converters. 6.5.3. Requirements to system of registration. 6.5.4. Methods of registration. 6.5.5. A function chart of system of measurement and registration. 6.6. Hydroacoustic measurements.

Chapter VII. Experimental researches of the wave electromagnetic-acoustic phenomena. 7.1. The general reasons. 7.2. Experiment on generation ofultrasonic waves. 7.3. Experiments on registration ofultrasonic waves emicons. 7.4. Influence of a magnetic field on excitation and registration of ultrasound. 7.5. Laws WEMAP in the limited environments. 7.6. Research of the directed properties emicons. 7.7. Research emicon with a wave guide. 7.8. Detection and an estimation of defects of emicons. 7.9. Influence of a powerful stream of electrons on electronic conductivity of the condensed environments. 7.10. Influence of

superficial effect. 7.11. Research adapted EMA systems. 7.12. Research of ultrasonic focusing systems. 7.13. Research of electromagnetic generation of a sound in a liquid. 7.14. Experimental researches of system of measurement and registration of pulsations of pressure of plasma. 7.14.1. Influence ofa magnetic field on characteristics ofreceivers of a sound. 7.14.2. Influence of a magnetic field on characteristics of preliminary amplifiers. 7.14.3. Research reception of emicon.

Theconclusion

Parttbethrd.PHYSICALMETHODSofUSEEMAofthePHENOMENA Introduction

Chapter VIII. Electromagnetic - ultrasonic methods and devices of research and the control of plasma and the condensed environments. 8.1. The general review ofmethods. 8.2. Measurement of elastic constants. 8.3. Measurement ofbacklashes in two - layer polythickness designs. 8.4. Ultrasonic thickness meter. 8.5. Ultrasonic testing. 8.6. A physical quality monitoring electronic - beam welding. 8.6.1. Characteristics EBW. 8.6.2. Dfects of welded connections. 8.6.3. A radiating quality monitoring. 8.6.4. An acoustic quality monitoring. 8.6.5. Complex methods of not destroying control. 8.7. Test IRSC under production conditions. 8.8. Laboratory researches hydroacoustic emicons. 8.9. The flames tests of system of measurement a pulsation of pressure of plasma at the resource stand. 8.10. Prospects of electromagnetic-acousticmethods.

Conclusions

Theconclusion

The quoted literature'

Подписано к печати 06.09.2004 г. Формат 60x84. 1/16 Объем 2,5 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 130

Московская государственная академия приборостроения и информатики

107996, Москва,ул. Стромынка, 20

»1642»

ВВЕДЕНИЕ.

Часть первая ОБЗОР И ОСНОВЫ ТЕОРИИ ВОЛНОВЫХ ЭЛЕКГРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ

Введение.

Глава I. Некоторые общие закономерности волновых электромагнитно- акустических явлений.

1.1. Обзор основных задач.

1.2. Физические свойства и теоретические модели сред.

1.3. Постановка задачи и исходные уравнения.

1.4. Общее решение задачи об электромагнитной генерации звука.

1.5. Оценка величины конвективных токов.

1.6. Распределение плотности индуцированных токов.

1.7. Распределение давления на границе излучающего элемента.

1.8. Нулевой пондеромоторный эффект.

1.9. S- эффект в твердых телах.

1.10. Электронная проводимость и кинетические явления.

1.11. Неустановившиеся электромагнитно-акустические явления.

Глава II. Волновые электромагнитно-акустические явления в ограниченных средах.

2.1. Постановка задачи и исходные уравнения.

2.2. Решение уравнения для поля

2.3. Анализ закономерностей в ферромагнитном стержне.

2.4. Плоские волны в однородном стержне.

2.5. Учет АЕ-эффекта в области генерации.

2.6. Роль концов стержня.

2.7. Учет АЕ - эффекта в областях генерации и приема.

2.8 Электромагнитно-акустический резонанс в ферромагнитной пластине.

2.9. Краткие выводы.

Глава III. Физические параметры эмиконов.

3.1. Постановка вопроса. Основные параметры эмиконов.

3.2. Импеданс эмикона.

3.3. Чувствительность эмиконов в режиме генерации.

3.4. Затухание звуковых волн в магнитном поле.

3.5. Чувствительность приемных эмиконов.

3.6. Коэффициент преобразования.

3.7. Диаграммы направленности эмиконов.

3.8. Сверхпроводящие эмиконы.,.

3.9. Расчет эмиконов.

3.9.1. Определение геометрии и параметров эмиконов.

3.9.2. Выборы оптимальной геометрии магнитной системы.

Глава IV. Волновые электромагнитно-акустические явления при генерации звука в жидкостях.

4.1. Характеристики импульсов в ближнем и дальнем поле.

4.2. Электромагнитно-акустические характеристики эмиконов.

4.3. Распределение магнитного поля в эмиконе.

4.4. Распределение объемной и суммарной сил в эмиконе.

4.5. Механические напряжения в эмиконе.

4.6. Гидроакустические эмиконы с активной диафрагмой.

4.7. Акустическая кавитация в магнитном поле.

Глава V. Распространение звука в акустическом тракте системы.

5.1. Введение.

5.2. Оценка искажений, вносимых акустическим трактом.

5.3. Влияние температурного градиента в акустическом волноводе.

5.4. Фазовые искажения сигнала, прошедшего волновод.

5.5. Расчет чувствительности преобразователей.

5.5.1. Электростато — акустические преобразователи.

5.5.2. Пьезоэлектрические преобразователи.

5.6. Приемные эмиконы.

5.7. Тепловой режим приемников звука.

Часть вторая ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ

Введение.

Глава VI. Методика экспериментального исследования.

6.1. Особенности эмиконов.

6.2. Методика измерений.

6.3. Выбор экспериментальных образцов.

6.4. Описание экспериментальной аппаратуры.

6.5. Система измерения и регистрации пульсаций давления в плазме.

6.5.1. Варианты размещения преобразователей.

6.5.2. Описание экспериментальных преобразователей.

6.5.3. Требования к системе регистрации.

6.5.4. Методы регистрации.

6.5.5. Функциональная схема системы измерения и регистрации.

6.6. Гидроакустические измерения.•.

Глава VII. Экспериментальные исследования волновых электромагнитно - акустических явлений.

7.1. Общие соображения.

7.2. Эксперименты по генерации ультразвуковых волн эмиконами.

7.3. Эксперименты по регистрации ультразвуковых волн эмиконами.

7.4. Влияние магнитного поля.

7.5. Закономерности волновых явлений в ограниченных средах.

7.6. Исследование направленных свойств эмиконов.

7.7. Исследование эмикона с волноводом.

7.8. Обнаружение и оценка дефектов эмиконами.

7.9. Влияние мощного потока электронов на электронную4проводимость конденсированных сред.

7.10. Влияние поверхностного эффекта.

7.11. Исследование адаптивных ЭМА систем.

7.12. Исследование ультразвуковых фокусирующих систем.

7.13. Исследование гидроакустических эмиконов

7.14. Исследование системы измерения и регистрации пульсаций давления в плазме.

7.14.1. Влияние магнитного поля на характеристики приемников звука.

7.14.2. Влияние магнитного поля на характеристики предварительных усилителей.

7.14.3. Исследование приемного эмикона.

Часть третья ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТР ОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИХЯВЛЕНИЙ

Введение.

Глава VIII. Электромагнитно-акустические методы исследования и контроля плазмы и конденсированных сред.

8.1. Общий обзор методов.

8.2. Измерение упругих постоянных.

8.3. Измерение зазоров в двухслойных конструкциях.

8.4. Ультразвуковая толщинометрия.

8.5. Ультразвуковая дефектоскопия.

8.6. Физические методы контроля электронно-лучевой сварки.

8.6.1. Особенности электронно-лучевой сварки.

8.6.2. Дефекты сварных соединений.

8.6.3. Радиационные методы контроля.

8.6.4. Акустические методы контроля.

8.6.5. Комплексные физические методы контроля.

8.7. Испытание информационно-регистрирующей системы контроля в производственных условиях.

8.8. Лабораторные испытания гидроакустических эмиконов.

8.9. Огневые испытания системы измерения пульсаций давления в плазме на ресурсном стенде.

Вывод ы.

Понятие волновых электромагнитно-акустических явлений (ВЭМАЯ) в электропроводящих средах впервые сформулировано в 1967 г. [1]. С тех пор ВЭМАЯ и их практическое применение стали предметом изучения многих исследователей (редкий случай быстрого отклика) в различных отечественных и зарубежных научных центрах: Москвы ( Ю.М. Шкарлет, Ю. И. Сазонов, H.H. Локшина, В.И. Стефаров, С.Н. Шубаев, В.Ф. Змитрук, И.Н. Ермолов, Ю.П. Гайдуков, А.Н. Васильев, М.В. Королев, В.И. Немченко, С.И. Дворников, H.A. Рой, В.М. Лившиц, В.А. Лисиенко и др.), Ленинграда (А.К.Гурвич, A.B. Харитонов, И.В. Ильин, Ю.П. Болдырев и др.), Свердловска (В.Г. Кулеев, H.H. Шакшин, Е.В. Кузнецов, В.В. Нестеренко, В. Е. Щербинин и др.), Ижевска (Г.А. Буденков, В.А. Комаров, H.A. Глухов, Р. С. Ильясов и др.), Казани (В.А. Голенищев-Кутузов, М.А. Богоносцев), Томска (В.К. Жуков, В.П. Ольшанский, Н.В. Суркова и др.), Челябинска (С. Н. Бедов, С.Ю. Гуревич, А.Ф. Маскаев, Ю.В. Петров и др.), Днепропетровска (A.B. Малинка, Ю.Н. Русскевич, А.И. Бутенко, A.B. Мозговой, В.Е. Михайленко, З.Д. Черный, Г.И. Шалынина, В.А. Юпенков и др.), Кишинева (Б.А. Буденков, П.Ф. Шаповалов, В.М. Бобренко, В.Т. Бобров, C.B. Веремеенко, М.А. Кеслер, Ж.Г. Никифоренко, В.Г. Эйчина, С.А. Филимонов и др.), Риги (А.З. Микельсон и др.), R.E. Beissner,

J.E. Bobbin, J.W. Boyes, E. Burstein, J.J. Quinn, D.E. Chimenti, J. De Klerk, B.W. Maxfield, E.R. Dobbs, C. M. Fortunko, R.B. Thompson, H.M. Frost, H.L. Grubin, J. Herbertz, R.G. Pohlman, K. Kawashina, W. Mohr, T.J. Moran, H. Shimizu, T.L. Szabo, H. Talaat, R. Thomas, C.V. Vasile, T. Tsai, S.D. Wu, W.D. Wallace, K.R. Whittington, D. M. Wilson и др.

ВЭМАЯ, в каком бы - узком или широком - смысле мы их ни понимали, достигли ныне такого этапа в своем развитии, когда уместно оглянуться на пройденное и подвести некоторые итоги. Период штурма и натиска еще продолжается, но для того, чтобы дальнейшее продвижение не замедлилось, чтобы не иссяк наступательный порыв, необходимо критически осмыслить достигнутое, подвергнуть тщательному анализу основные идеи и понятия, продумать наиболее рациональную схему «осады узких мест», достичь ясного понимания того, что

• предстоит сделать в ближайшей перспективе.

Целью диссертационной работы является обобщение теоретических и экспериментальных исследований автора по волновым электромагнитно-акустическим явлениям в конденсированных средах и их использованию в кибернетических системах интроскопии. Диссертация разделена на три части. В первой части изложены: краткий обзор и основы теории волновых элекгромагнитно-акустических явлений. Вторая часть содержит методику и результаты экспериментальных исследований волновых электромагнитно-акустических явлений. В третьей части рассмотрены физические методы использования волновых электромагнитно-акустических явлений в различных средах.

Научная новизна и практическая значимость работы заключается в разработанной теории электромагнитно-акустических явлений, анализе различных взаимодействий электромагнитных и акустических полей в различных средах, изучение характеристик эмиконов - нового класса электромагнитно-акустических преобразователей, открытии ранее неизвестных явлений и закономерностей, послуживших основой новых способов и устройств для генерации и приема звуковых и ультразвуковых волн и принципиально новых методов исследования вещества. Эти результаты заложили основание нового перспективного научного направления, определившего пути синтеза новых кибернетических систем интроскопии и получившего широкий отклик в науке и технике.

Основные положения работы и отдельные ее результаты доложены и обсуждены на всесоюзных, республиканских и региональных научно-технических конференциях, заседаниях советов и семинаров, а именно на: VII, VIII Всесоюзных акустических конференциях (Ленинград 1971, Москва 1973 гг.); V, X, XII ВНТК по неразрушающим физическим методам контроля (Свердловск, ноябрь 1967 и сентябрь 1990 гг., Львов, октябрь 1984 г.); Всесоюзной межвузовской научно-технической конференции по ультразвуковым методам интенсификации технологических процессов, МИСиС (Москва, ноябрь 1968, июнь 1972 гг.); XIII Межвузовской конференции по молекулярной акустике (Москва, январь 1969 г.); Всесоюзной межвузовской конференции по ультразвуковой спектроскопии (Каунас, июнь 1969, Вильнюс, сентябрь 1973 гг.); Всесоюзном семинаре «Ультразвуковая аппаратура и ее применение» (Ленинград, апрель 1969, январь 1971 гг.); XVII, XVIII, XXI, XXII научно-технических конференциях Московского института радиотехники, электроники и автоматики (октябрь 1967, февраль 1969, апрель 1972, май 1973гг.); Научном семинаре Радиофизики ИФА АН СССР (рук. чл.-корр. РАН С. М. Рытов, Москва, октябрь 1973 г.); Научном семинаре Акустики МГУ им. М. В. Ломоносова (июнь 1968, июнь 1973 гг.); Научном семинаре НИФИ ЛГУ (декабрь 1970г.); семинарах Акустического института АН СССР (Москва 1969, 1972, 1973,

1974, 1999, 2000 гг.); Научно-техническом семинаре «Вклад отраслевой науки в решение проблем отрасли» (Москва, октябрь 1983 г.); I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X Отраслевом научно- техническом семинаре «Физико-технические проблемы неразрушающего контроля» (Москва, апрель, июль, октябрь 1983, Калининград, декабрь 1983, Красноярск, апрель 1984, Днепропетровск, июль 1984, Москва, октябрь 1984, Пермь, июнь 1985, Ташкент, октябрь 1985, июль 1986 гг.); Республиканской научно-технической конференции (Минск, 1985 г.); Секции физических методов неразрушающего контроля отраслевого Совета ЦЗЛ (Славск, апрель, 1985 г.); IX, X Уральской научно-технической конференции «Физические методы и приборы неразрушающего контроля» (Челябинск, 1988, Ижевск, 1989 гг.) Международном симпозиуме по физическим методам и средствам неразрушающего контроля (Днепропетровск, ноябрь, 1990 г.); V, VI, VIII Международных научно-технических конференциях "Современные методы и средства океанологических исследований" (Москва, ноябрь 1999 и ноябрь 2000, ноябрь 2003 гг.); X, XI, XIII научных сессиях Российского акустического общества (Москва, май-июнь 2000, ноябрь 2001, август 2003 гг.); Съезде российских физиков-преподавателей "Физическое образование в XXI веке" (Москва, июнь 2000 г.); ХХУ, XLV, XLVI научных конференциях Московского физико-технического института (Государственного университета)(декабрь 1972, ноябрь 2002, ноябрь 2003 гг.); Российском научном семинаре "Математическое моделирование волновых процессов" (Москва, июнь 2003 г.).

Настоящая диссертация основана на 97 научных работах автора, выполненных в 1967 -2004 гг. (из них 39 без соавторов), некоторые из научных работ автора приведены в конце диссертации в хронологическом порядке, имеют порядковую нумерацию и помещены перед списком цитированной литературы, которая пронумерована по главам.

Автор считает своим приятным долгом выразить искреннюю признательность С.Д. Баеву, С.И. Баусову, Ю.А. Герасимову, С.И. Дворникову, В. Г. Кулееву, , Г.Ф. Меледину, В.И. Немченко, В.П. Ольшанскому, В.И. Пелипенко, А.М. Прохорову, Н.А. Рою, В.И. Стефарову, Т.А. Уманской, С.А. Фалькевичу, В.Е. Щербинину, совместно с которыми выполнены отдельные исследования, вошедшие в настоящую диссертацию.

Глубокую и искреннюю благодарность выражает автор академику Вонсовскому Сергею Васильевичу, Заслуженному деятелю науки РФ, доктору физико-математических наук, профессору Лукину Дмитрию Сергеевичу и доктору технических наук, профессору Ерохину Борису Тимофеевичу, чьи постоянные внимание и поддержка являлись и являются для автора стимулирующим и вдохновляющим фактором.

Часть первая

ОБЗОР И

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ВОЛНОВЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНО - АКУСТИЧЕСКИХ

ЯВЛЕНИЙ

Введение

Со времен Эрстеда и Ампера [0.1-0.15] не иссякает интерес к пондеромоторным эффектам электромагнитных взаимодействий различного типа, представляющих собой довольно распространенные явления, с которыми приходится встречаться как в научных исследованиях, так и в практических приложениях. Особенно это касается электромагнитно-акустических (ЭМА) явлений в электропроводящих и ферромагнитных жидкостях и твердых телах (неферромагнитные и ферромагнитные металлы и сплавы, волноводы, электромагнитные экраны, сверхпроводники, жидкие расплавы, жидкие металлы и сплавы, электролиты, морская вода, плазма и т. п.). Исследование ЭМА эффектов различного вида является одной из наиболее важных и в то же время трудных проблем радиофизики, физической и прикладной акустики, физики твердого тела и физики магнитных явлений. Проблема ЭМА эффектов является нетипичной задачей электродинамики взаимодействующих тел и полей различного типа и структуры. Поэтому решение проблемы ЭМА эффектов может оказаться одновременно и решением других важных частных задач радиофизики, акустики, физики твердого тела и физики магнитных явлений.

Исследование ВЭМАЯ дает возможность лучше понять физические процессы генерации, распространения и приема звуковых и ультразвуковых волн электромагнитными методами, что важно для построения общей теории ВЭМАЯ и создания различного рода устройств и преобразователей. Любой ЭМА эффект связан с весьма тонким балансом большого комплекса различных макро- и микроскопических механизмов. Исследование ВЭМАЯ может дать новую информацию о свойствах и структуре исследуемого вещества, а так же создать на новых принципах ЭМА преобразователи - эмиконы и различные кибернетические системы интроскопии.

Простейшая теория ВЭМАЯ основывается на электродинамических соображениях, не используя представления о микроструктуре. Основываясь на этих представлениях были заложены основы классической теории ВЭМАЯ и к настоящему времени опубликованы основополагающие исследования [0.16-0.19].

За последние годы накоплен весьма богатый материал экспериментальных исследований, свидетельствующий о том, что предположение о поверхностном характере взаимодействия без учета пространственных и временных эффектов является необоснованно упрощенным. Часто рассматриваемые волновые процессы в сплошных средах произвольной структуры протекают в условиях переменных внешних давлений, температур, напряженностей полей и т. п., параметры которых изменчивы и являются функциями внешних воздействий.

Знание различных факторов (внешних и внутренних), влияющих на процесс и характер ВЭМАЯ, позволяет управлять динамикой процесса и в ряде случаев повышать эффективность преобразования энергии в достаточно широких пределах. Последнее необходимо для расширения области использования этих явлений, так как возможности технического применения способов и устройств, основанных на рассматриваемых эффектах, зависят в большой степени от эффективности процесса. Следовательно, теория ВЭМАЯ необходима для создания эмиконов с заранее заданными, желаемыми электрофизическими параметрами. Другими словами, развитие физики и техники ВЭМАЯ в наибольшей степени зависит от успехов теории.

Строгая общая теория ВЭМАЯ еще не разработана. Однако к настоящему времени уже выявлены некоторые закономерности ВЭМАЯ, объясняющие качественно, а в большинстве случаев и количественно, поведение многих физических характеристик.

Сложность точного (полного) теоретического описания ЭМА эффектов в ферромагнитных материалах, обладающих какой-либо конкретной формой, связана с тем, что, во-первых, сравниваемый вклад в него могут давать несколько механизмов: индукционный [0.20], магнито-упругий [0.21], магнитный, обусловленный колебаниями намагниченной поверхности [0.22]; во-вторых, в общем случае необходимо точно учитывать связанность волн различной природы [0.23] (упругих, электромагнитных, спиновых и т. п.), так как именно она определяет сам эффект ЭМАЯ; в-третьих, учет формы ограниченных сред сильно усложняет описание различных физических явлений в них [0.24].

Поэтому исследование различных аспектов ЭМАЯ до настоящего времени идет двумя основными путями. В первом из них задачи решаются точно, но для плоских объемных волн [0.20, 0.21, 0.23, 0.25, 0.26], распространяющихся, как правило, в идеальных средах и при особых внешних условиях [0.20, 0.21, 0.23]. В этом подходе игнорируются собственные колебания, обусловленные наличием границ (волны Лэмба, цилиндрические и т. п.), которые больше всего интересны для физики и практики неразрушающего контроля. Во втором подходе, напротив, взаимодействие волн учитывается приближенно [0.27, 0.28], но зато точно учитывается «эффект формы» - то есть возможность возбуждения конкретных собственных колебаний ограниченных сред. Пределы применимости такого рассмотрения можно оценить только с помощью точного решения соответствующих задач ЭМАЯ, учитывающих как «эффект формы», так и эффекты связанности волн различной природы и в уравнениях движения, и в граничных условиях [0.23, 0.25]. На наш взгляд, недостаточно оценивать эти пределы применимости, исходя только из уравнений движения [0.29]. Но так как такой путь сопряжен с большими математическими трудностями, что, по-видимому, и привело к отсутствию подобного рода работ, указанный подход также имеет право на жизнь, тем более, что он позволяет получить сравнительно простые выражения.

В работе [0.33] описана экспериментальная установка, позволяющая изучать раздельно прямое и обратное ЭМА преобразование в ферромагнитных стержнях конечной длины. В ней системы генерации и приема упругих продольных цилиндрических (УПЦ) волн ^ пространственно разнесены, в каждой из них с помощью пермеаметра создается свое постоянное магнитное поле. При изучении закономерностей генерации УПЦ волн система приема настраивается на оптимум (магнитное поле изменяется только в системе генерации) и, наоборот, при изучении обратного ЭМА преобразования на оптимум настраивается система генерации. Для усиления полезного сигнала в [0.33] используется упругий резонанс по длине стержня. Благодаря высокой акустической добротности Qq ферромагнитных образцов [0.34] амплитуда генерируемых упругих смещений в резонансе увеличивается настолько, что при сравнительно небольших амплитудах возбуждающих переменных токов заметно превышает уровень шумов [0.33] В связи с этим представляет большой интерес найти также и теоретически такие условия приема и генерации звука, при которых УПЦ волны в ферромагнитных стержнях возбуждались бы наиболее эффективным образом.

При этом необходимо учитывать, что в тех областях ферромагнитных стержней, где действует постоянное магнитное поле, изменяется модуль Юнга (из-за АЕ - эффекта [0.350.36]), а значит и скорость распространения УПЦ волн и их акустический импеданс. Кроме того, с полем резко меняется затухание этих волн, связанное с микро- и макровихревыми токами и магнетомеханическим гистерезисом [0.36]. Все это вместе взятое приводит к тому, что результат процесса суммирования большого числа УПЦ волн, отраженных от свободных концов стержня, будет зависеть еще и от отражений на границах этих областей, а резонансные амплитуды упругих смещений будут зависеть от поглощения в этих областях.

Кроме этого, при падении волны на свободный конец стержня, например, наинизшей УПЦ-моды Д0,1), в нем возбуждается (помимо отраженной моды того же типа) большое число собственных колебаний стержня, существующих только вблизи его торцов [0.37]. Последнее обусловлено тем, что комбинация падающей и отраженной мод .£(0,1), удовлетворяя одному граничному условию (сг22 — 0) [0.37], не удовлетворяет другому (СГГ2 = 0, тензор упругих напряжений). Наличие этих "концевых" мод приводит к изменению фазы отраженной волны Ь{0,1) и к уменьшению ее амплитуды. Ниже в рамках феноменологического подхода будет учтено влияние концов стержня. Таким образом, возникает вопрос о том, в какой мере различные источники акустической добротности О. конечного ферромагнетика влияют на закономерности резонансного ЭМА преобразования в экспериментальной установке [0.33]. Полученные выводы в значительной мере будут справедливы и для других экспериментальных ситуаций при исследовании ВЭМАЯ в ограниченных ферромагнитных средах.

В известной литературе, посвященной ЭМАЯ, не удалось найти сколько-нибудь удовлетворительных ответов на многие вопросы, представляющиеся мне первостепенно важными.

ВЫВОДЫ

Обобщая результаты исследований, можно сформулировать основные выводы:

1. Установлены ранее неизвестные закономерности и специфика в распределении упорядоченно движущихся электронов в конденсированных средах при электромагнитных воздействиях.

2. Открыто ранее неизвестное явление компенсации векторов лоренцовых сил, действующих на электроны, и векторов намагниченности доменов в электропроводящих, ферромагнитных средах, расположенных в электромагнитных полях произвольной структуры.

3. Открыто ранее неизвестное явление изменения электронной проводимости металлов и сплавов при воздействии мощного потока электронов.

4. Разработана теория электромагнитно-акустических явлений в конденсированных слоистых безграничных и ограниченных средах, которая позволяет определять время релаксации электронов в твёрдых телах, сформулировать физические принципы оптимальной генерации и приёма звуковых и ультразвуковых волн в различных средах с учётом электронной проводимости, магнитной проницаемости и акустических характеристик среды.

5. Установлены ранее неизвестные закономерности фундаментальной связи волнового акустического сопротивления с электронной проводимостью конденсированных сред (электромагнитно-акустическое число Сазонова). Впервые показано, что для сверхпроводящих эмиконов главным параметром является отношение глубины проникновения поля в сверхпроводник к поверхностному импедансу сверхпроводника (поскольку сверхпроводимость является электронным процессом, обеспечивающим сильное взаимодействие между электронами и кристаллической решеткой).

6. Впервые изучены пульсации давления низкотемпературной плазмы в канале МГД-генератора (температура плазмы меняется от 2800К на входе канала до 2600К на выходе).

7. Впервые разработаны на основе созданной теории методы синтеза и анализа простых и сложных эмиконов (нового класса электроакустических преобразователей), впервые предложены и разработаны инвариантные эмиконы и установлены некоторые закономерности оптимизации их характеристик. Предложены новые способы генерации и приёма звуковых и ультразвуковых колебаний, на которые получены авторские свидетельства СССР. Предложены новые технические решения по созданию различных эмиконов и принципиально новых акустических, радиофизических и кибернетических устройств для исследования и контроля плазмы и физических свойств конденсированных сред, на которые получены авторские свидетельства и патенты.