ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ СЕНСОРОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ НА БАЗЕ МНОГОФАЗНЫХ ПЬЕЗОКОМПОЗИТОВ

Аннотация

Данная научно-исследовательская работа представляет собой фундаментальный труд, посвященный системному анализу и разработке инновационных типов акустических сенсоров, способных функционировать в условиях экстремальных физических полей. В статье подробно исследуются термодинамические и квантово-механические предпосылки возникновения пьезоэлектрического эффекта в сложных многофазных системах, включая сегнетоэлектрические керамики и полимерные матрицы, модифицированные углеродными наноструктурами. Проведен глубокий математический анализ уравнений электроупругости, позволивший выявить ключевые закономерности формирования частотного отклика сенсоров в зависимости от их пространственной геометрии и типа связности фаз. Особое внимание в работе уделено методологии численного моделирования чувствительных элементов методом конечных элементов, что обеспечило возможность прецизионной оптимизации конструкции датчиков для достижения сверхширокого динамического диапазона. Экспериментальные данные подтверждают значительное преимущество разработанных прототипов перед существующими аналогами по таким параметрам, как коэффициент электромеханической связи и температурная стабильность резонансных характеристик. Научная новизна исследования заключается в обосновании механизмов синергетического усиления акустического сигнала на межфазных границах, что открывает принципиально новые возможности для развития гидроакустики, биомедицинской томографии и систем интеллектуального технического мониторинга.