张世功，吴先梅，张碧星，周红生



一种由横波激发的特殊非线性声现象

张世功1, 2，吴先梅2，张碧星2，周红生1

(1. 中国科学院声学研究所东海研究站，上海200032；2. 中国科学院声学研究所，北京100190)

目前对非线性超声的研究多集中在纵波激发的谐波性质以及对材料微观结构变化的实验检测上，横波激发的非线性声波性质少有研究。对横波激发的一维非线性声波方程入手，利用摄动法求解该方程，并改写为一阶偏微分方程，然后利用交错网格的有限差分形式进行数值求解。结果表明：采用横波激发，能产生线性横波和非线性纵波，且纵波的高次谐波内有两个信号，分别以纵波和横波两种速度传播。若采用较长的激发信号，纵波谐波能形成“拍”现象，成为一种奇特的声传播现象。

非线性声波；纵谐波；横波激发；摄动法

0 引言

有限振幅纵波激发的非线性声波具有以下特征[1-3]：在传播过程中畸变，变化为锯齿波或三角波等；在传播过程中，信号能量由基频波向谐波传递；波形畸变的程度由非线性声波的幅度决定，当然频率、非线性系数等一些物理参量也对畸变有较大影响；激波或冲击波产生；除了谐波产生之外，非线性声波还有一个性质就是能够对两个不同频率的输入信号进行调制，形成差频波(或称混频波、调制波等)等；纯纵波可以单独传播，但纯横波不能脱离纵波单独传播[2]；最后一个特点说明用横波激发时，不但会产生横波，还会产生纵波。

Landau和Murnaghan比……