Понятия волн с большой амплитудой и нилинейной акустики. Поверхностные звуковые волны и их применение. Ультразвук

Нелинейное поглощение звука. 
Уве­ли­че­ние кру­тиз­ны вол­но­вых фрон­тов при­во­дит к уве­ли­че­нию гра­ди­ен­тов ско­ро­сти и темп-ры, что со­про­во­ж­да­ет­ся силь­ной дис­си­па­ци­ей энер­гии и яв­ля­ет­ся при­чи­ной не­ли­ней­но­го по­гло­ще­ния зву­ка. Со спек­траль­ной точ­ки зре­ния этот про­цесс мож­но рас­смат­ри­вать так­же как ре­зуль­тат пе­ре­кач­ки энер­гии в выс­шие, бо­лее силь­но по­гло­щаю­щие­ся гар­мо­нич. со­став­ляю­щие вол­ны. По­сколь­ку фор­ма вол­ны при рас­про­стра­не­нии ме­ня­ет­ся, ко­эф. её по­гло­ще­ния так­же за­ви­сит от рас­стоя­ния: вбли­зи из­лу­ча­те­ля для пер­во­на­чаль­но си­ну­сои­даль­ной вол­ны по­гло­ще­ние не­ве­ли­ко и опи­сы­ва­ет­ся обыч­ны­ми со­от­но­ше­ния­ми ли­ней­ной аку­сти­ки (см. По­гло­ще­ние зву­ка); при уда­ле­нии от из­лу­ча­те­ля ко­эф. по­гло­ще­ния воз­рас­та­ет, дос­ти­гая мак­си­му­ма в об­лас­ти наи­боль­ших ис­ка­же­ний вол­ны, по­сле че­го убы­ва­ет. По­гло­ще­ние за­ви­сит от ам­пли­ту­ды вол­ны, воз­рас­тая с её уве­ли­че­ни­ем. Ам­пли­туд­ный ко­эф. по­гло­ще­ния пер­вой гар­мо­ни­ки вол­ны α′1α1′ в об­лас­ти пи­ло­об­раз­ной вол­ны оп­ре­де­ля­ет­ся фор­му­лой: α′1/α=Re1α1′/α=Re1, где αα – ко­эф. по­гло­ще­ния ма­ло­ам­пли­туд­ной вол­ны, Re1Re1 – мгно­вен­ное зна­че­ние чис­ла Рей­нольд­са для пер­вой гар­мо­ни­ки. По­гло­ще­ние волн боль­шой ин­тен­сив­но­сти про­ис­хо­дит по не­экс­по­нен­ци­аль­но­му за­ко­ну и за­ви­сит от ин­тен­сив­но­сти вол­ны; это по­зво­ля­ет по от­но­сит. из­ме­ре­ни­ям по­гло­ще­ния оп­ре­де­лить аб­со­лют­ную ве­ли­чи­ну ам­пли­ту­ды вол­ны. Рост по­гло­ще­ния вол­ны с уве­ли­че­ни­ем её ин­тен­сив­но­сти при­во­дит к яв­ле­нию на­сы­ще­ния: при по­сте­пен­ном уве­ли­че­нии ин­тен­сив­но­сти из­лу­че­ния ам­пли­ту­да зву­ка в фик­си­ро­ван­ной точ­ке по­ля рас­тёт всё мед­лен­нее, асим­пто­ти­че­ски при­бли­жа­ясь к пре­дель­но­му зна­че­нию, не за­ви­ся­ще­му от на­чаль­ной ам­пли­ту­ды. Эф­фект не­ли­ней­но­го по­гло­ще­ния зву­ка мо­жет за­мет­но про­явить­ся в мощ­ных уль­тра­зву­ко­вых фо­ку­си­рую­щих сис­те­мах, при­во­дя к сни­же­нию ко­эф. уси­ле­ния (см. Фо­ку­си­ров­ка зву­ка).