Akustikkgruppen ved IFT 1964-2024

I godt lag og lystige stunder har det vært hevdet at akustikk er verdens eldste vitenskap. Optikerne har riktignok ment det samme om sitt fagfelt, med henvisning til første Mosebok: "Og Gud sa: La det bli lys." Men da har man gjerne oversett at dette jo ble sagt, og den kausalitet som ligger innbakt i det. Og for de som kanskje måtte ha noe mindre tillit til Bibelens historiske overleveringer, så har man jo dette med "the Big Bang". Som vel skulle lede til tilsvarende konklusjon.

Akustikkgruppen ved UiBs Institutt for Fysikk og Teknologi (IFT) kan føre sine aner tilbake til midten av 60-tallet. Samtidig som IFT i 2024 feirer 75-årsjubileum, så kan akustikkgruppen feire 60-årsjubileum. I 1964 tok professor Harald Trefall, ved Fysisk institutt avd. B, etter oppfordring fra professor Sigve Tjøtta ved Matematisk institutt Avd. B (anvendt), opp Halvor Hobæk som hovedfagstudent for å bygge opp et eksperiment i ikkelineær akustikk. Tjøtta skulle være faglig veileder, og Hobæk var hans første hovedfagsstudent. Etter eksamen fikk Hobæk universitetsstipend for 3 år, og senere prosjektstipend fra NTNF i samarbeid med Simrad for 2 år. Gjennom denne eksperimentelle aktiviteten bygde Hobæk opp akustikklaboratoriet helt fra grunnen. I mellomtiden var Magne Vestrheim og Arnold Berthelsen på sent 1960-tall kommet til som hovedfagstudenter, også med Tjøtta som veileder og med vekt på det eksperimentelle; disse fortsatte etter eksamen (Vestrheim, 1971) som henholdsvis NAVF-stipendiat og vitenskapelig assistent. I 1973 kom bruddet med Trefall, og «Hydroakustikkgruppen», som den fra da av ble kalt, flyttet over til avd. A - mens Bertelsen fortsatte en tid under avd. B før han ble ansatt ved UiO. 

De faglige problemstillingene som ble studert fra 1960-tallet og utover i denne perioden var særlig «parametriske akustiske antenner» og «ikkelineær grenseskiktstrømning». Ikkelineær akustikk hadde en merkbar oppblomstring på  slutten av 50-tallet. Tjøtta brakte med seg inngående erfaring om dette fra sitt opphold ved Brown University, Rhode Island, USA, som dannet grunnlaget for hans doktoravhandling. Spesielt var han opptatt av parametriske akustiske antenner som først var foreslått teoretisk av Westervelt (1959), og påvist eksperimentelt av Bellin og Beyer (1962), alle ved Brown University. Tjøtta hadde utvidet regnemodellen til å dekke mere realistiske lydfelt enn Westervelt hadde benyttet, og var ivrig etter å få teorien testet. Dette var bakgrunnen for Hobæk og Vestrheims eksperimenter knyttet til parametriske akustiske antenner. Parallelt med dette hadde Berthelsen som hovedfagsoppgave å studere ikkelineær grenseskiktstrømning rundt en oscillerende sylinder – et problem Tjøtta hadde studert teoretisk. I sitt doktorarbeid fortsatte Bertelsen med grenseskiktstrømning, denne gang i et krummet rør. 

Et viktig bidrag i denne tiden var Hobæks løsning på det klassiske problemet med nærfeltet fra en plan akustisk stempelkilde, med komplekse egenskaper som inntil 1970 ikke var undersøkt og kjent. Eksperimentelle målinger med parametriske antenner stemte ikke med Lauvstad og Tjøttas matematiske modeller, og det ble reist spørsmål om dette kunne skyldes at målingene var gjort med ikkelineær vekselvikning i transduserens nærfelt mens teorien forutsatte vekselvirkning i fjernfeltet. Det ble nødvendig å utvikle numerisk modell for lydkildens nærfelt, som var upløyd mark på den tiden. Hobæks numeriske løsning ble publisert i Fysisk institutts rapportserie i desember 1970. Omtrent samtidig - men litt i etterkant - publiserte Zemanek en journal-artikkel med sin løsning av samme problem, og i dag er det gjerne Zemanek som er mest kjent for dette viktige bidraget til akustikken. Da undertegnede en gang spurte Hobæk hvorfor han ikke publiserte dette som journal-artikkel, var hans beskjedne respons «Nei, var nå dette noe å publisere, da?». 

Resultatene fra Vestrheim og Hobæks eksperimentelle arbeider med parametriske antenner, sammen med Hobæks numeriske modell for lydkildens nærfelt, ikkelineær vekselvirkning i nærfeltet, samt en modell for ikkelineær attenuasjon (Manley-Rowe), ble presentert ved 3^rd International Symposium on Nonlinear Acoustics (ISNA) i Birmingham 1971. Nå stemte teori og målinger overens; og en kunne demonstrere hvordan direktivitet og strålebredde for en parametrisk antenne endrer seg med avstand fra lydkilden, og hvorfor dette skjer. Foredraget vakte oppsikt; effekten ble referert til som «the Bergen effect», og Bergensmiljøet var i senit.  Arbeidet ledet også til «The Vestrheim parameter diagram» (1973), som kvalitativt klassifiserer karakteristiske egenskaper til parametriske akustiske antenner (sonar) ved bruk av fire parametre som beskriver hvor en kan vente å finne egenskaper som predikert av Westervelt og hvor en får avvik, ut fra hvor i lydkildens lydfelt (nær- eller fjernfelt) den ikkelineære vekselvirkningen foregår.

Nøkkelkompetanse av denne type gjorde Bergensmiljøet attraktivt akademisk og industrielt. En søknad til NTNF i 1973 om midler til å fortsette studiet av parametriske antenner med vekselvirkning hovedsakelig i lydkildens fjernfelt, ble av NTNF slått sammen med en søknad fra Simrad AS og NTH/Sintef der disse ønsket å realisere en parametrisk antenne (sonar) i stor skala, basert på den såkalte Mellen-Moffett-modellen. Denne var basert på ganske empiriske relasjoner, og Hobæk/Tjøtta var skeptisk til den generelle anvendelsen av modellen. UiBs oppgave i prosjektet var å gjennomføre laboratoriemålinger for sammenligning med alternative modeller. I denne forbindelse ble det – pga. bruk av lavere frekvenser enn tidligere – bygget en større måletank, 1 x 1 x 4 m, som fremdeles (i oppgradert versjon) er i bruk i IFTs akustikklaboratorium. Arbeidet (1974-1975) representerte en forløper til den parametriske sonaren «Topas» som ble kommersialisert av Simrad AS 20 år senere.

Rundt 1970 hadde professorene Tjøtta et forskningsopphold ved Astrophysical Laboratory i Nice, Frankrike, og kom tilbake med interessante vyer om strømning generert av ulike typer bølger i væsker med tetthetsgradienter, inspirert av observasjoner av strømning på soloverflaten som ble dannet av bølgeabsorpsjon (ikke akustisk). Dette ble av Hobæk fulgt opp eksperimentelt med målinger basert på akusto-optisk vekselvirkning, inspirert av Raman-Nath-diffraksjon. For å etterprøve Tjøttas teori ble det benyttet en blanding av vann og sukkeroppløsning slik at man fikk en konstant tetthetsgradient. Det ble påvist at det ble satt opp en ikke-forplantende indre bølge i tanken, med bølgelengde halvparten av lydens. Den indre bølgen ble stående i ro fordi viskositeten var så stor. Det ble tatt omfattende målinger på dannelsen og henfallet av disse bølgene, men det lot seg ikke å gjøre å få overenstemmelse med Tjøtta-teorien. Mange år senere (1989) ble dette oppklart: Tjøtta-teorien var rent kinematisk, som impliserte at strømningshastigheten var omvendt proporsjonal med tetthetsgradienten, mens man hadde glemt å ta hensyn til dynamikken i bevegelsen. Da dette ble ivaretatt var overenstemmelsen tilfredstillende, med resultater presentert ved ISNA-møtet i Austin, Texas, i 1990.

I 1975 kom Kenneth G. Foote fra Brown University, USA, som postdoktor til akustikkgruppen ved Matematisk institutt, UiB. Han orienterte seg raskt mot akustikkaktiviteten ved Havforskningsinstituttet (HI), der ekkointegrasjon nylig var tatt i bruk for mengdemåling av fisk. Spesielt var han opptatt av akustisk målstyrke for ulike fiskeslag, og bruk av metallkuler for kalibrering av fiskeriekkolodd og sonar. Eksperimenter ble gjennomført i samarbeid med Hobæk i akustikklaboratoriet ved Fysisk institutt. Etter postdoktor-oppholdet ved UiB, 1975-1981, gikk Foote til stilling som seniorforsker ved HI, 1981-2001, og bygde en betydelig karriere derfra.

I 1977 disputerte Hobæk for Dr. Philos.-graden med avhandling basert på sine arbeider innen ikkelineær akustikk og parametriske antenner. Han gikk da over i stilling som universitetslektor; den første faste stillingen i akustikk ved Fysisk institutt. Dette ble gjort ved omgjøringen av en vit.ass.-stilling til universitetslektorat; de første årene med plikt også til å undervise i fiskeriakustikk. 

På 1970-tallet tok ekteparet Tjøtta sammen med Halvor Hobæk og Vetle Lauvstad initiativ til fagmøter på UiBs hytte på Ustaoset, til å begynne med som samarbeidsmøter i akustikk og hydrodynamikk. Fra en noe engere forsamling i starten økte antall deltakere raskt, og over noen få år utviklet møtet seg under Hobæks ledelse til det årlige Scandinavian Symposium on Physical Acoustics (SSPA), tilknyttet Norsk Fysisk Selskap, som i mer enn 40 år, ved siden av det årlige møtet i Norsk Akustisk Selskap, har fungert som ett av de to viktige årlige møtene for det norske akustikkmiljøet, de siste årene arrangert på Geilo. Antall deltakere er typisk 60-70, alltid med internasjonalt tilsnitt, og det blir utgitt egen «proceeding». I 2024 ble symposiet arrangert for 47. gang. Hobæk var primus motor og organisator over minst et par tiår, men dette ansvaret er nå på andre hender.

På tidlig 1980-tall ble Hobæk engasjert i en problemstilling vedrørende refleksjon og transmisjon av smale lydstråler («beams») ved grenseflater, for innfallsvinkler over kritisk vinkel. Problemstillingen er aktuell f.eks. i forbindelse med akustisk minedeteksjon i havbunnen med lavfrekvent parametrisk sonar, som gir god penetrasjon med en smal «beam» og dermed romlig oppløsning. Tom Muir ved Applied Research Laboratories, University of Texas at Austin (ARL:UT) hadde målt lateral forskyvning av en parametrisk generert «beam» ved overgang mellom vann og sand («havbunn»), og det ble reist spørsmål om observasjonen var forårsaket av lineære eller ikkelineær effekter. Teoretiske studier ble gjennomført i Tjøttas gruppe ved Matematisk institutt, og ved Fysisk institutt ble det under et NAVF-prosjekt med 2 halve vit.ass.-stillinger (1982-1985) og senere med en hovedfagsstudent (1990), gjort laboratoriemålinger med en parametrisk antenne der vann/sand-grenseflaten var erstattet av en vann/olje-grenseflate. Konklusjonen var at dette var hovedsaklig en lineær effekt forårsaket av «beam»-diffraksjon, en akustisk ekvivalent til Goos-Hänchen-effekten i optikk, modifisert av ikkelineære akustiske effekter.

På 1980-tallet tok Hobæk også opp eksperimentelle studier av sjokkbølger i fokuserte lydfelt. Dette startet gjennom et samarbeid mellom professorene Tjøtta og en gruppe innen medisinsk ultralyd ved INSERM i Lyon, Frankrike, spesielt knyttet til «lithotripsy» (nyresteinsknusing) med fokuserte ultralyd-«beams» og svært høy intensitet. Det som fenget Hobæks interesse var uventede relative endringer mellom lokalisering av sjokkfronten og resten av lydbølgen ved ulike avstander fra lydkilden. Flere hovedfagsstudenter arbeidet på dette, og observasjonene ble bekreftet av simuleringer med «Bergenskoden» (se under). Temaet sjokkbølger i fokuserte lydfelt ble tatt opp igjen senere, for andre anvendelser (1995-2004).

Etter NAVF-stipend ved Fysisk institutt og 2-årig forskningsopphold ved ARL:UT i Austin, Texas, 1977-1979, med arbeider på parametriske akustiske antenner i vann og luft i samarbeid med Tom Muir og andre, gikk Vestrheim i 1980 til stilling ved Norwegian Underwater Technology Center (NUTEC) i Bergen. I denne tiden bygde han opp og foreleste et kurs innen akustiske transdusere ved Fysisk institutt, et kurs som under hans videreutvikling har vært forelest ved IFT frem til dag, og som har vært viktig for vitenskapelig arbeid både ved Fysisk institutt, CMI (fra 1992 ved CMR), og samarbeidende akustisk industri. Ved NUTEC tok han opp pågående arbeid bl.a. med «unscrambling» av dykkertale («heliumtale») i samarbeid med Norsk Hydro, og akustisk holografi som avbildningsmetode i samarbeid med Det Norske Veritas. Vestrheims arbeid innen dykkertale ved NUTEC førte til et Dr. Philos. - arbeid (Per Lunde, 1987) i samarbeid med professorene Tjøtta ved Matematisk institutt. Fra tidlig 1980-tall og utover på 1990-tallet veiledet Vestrheim flere hovedfags- og doktorgradsstudenter innen akustisk avbildning, i samarbeid med Fysisk og Matematisk institutt ved UiB. Hobæk hadde også flere hovedfagsstudenter på dette området. Aktiviteten førte bl.a. til et Dr. Scient. - arbeid (Rolf Kahrs Hansen, 1990) veiledet av Hobæk i samarbeid med Leif Bjørnø, DTH (Danmark), som dannet grunnlaget for firmaet Omnitech AS, nå Coda Octopus Omnitech. Selskapets sanntids 3D sonar «Echoscope» var senest på NBC News i april 2024, der den ble benyttet av US Navy i forbindelse med den dramatiske bru-ulykken i Baltimore, USA.

I 1985 gikk Vestrheim over i ny stilling, ved Christian Michelsens institutt (CMI) i Bergen, med ansvar for CMIs forskningsgruppe innen ultralyd. I et samarbeid mellom UiB og CMI gikk han fra 1986 inn i en nyopprettet professor II-stilling ved Fysisk institutt. Fra 1992 var Vestrheim «tilbake» som førsteamanuensis ved UIB og Fysisk institutt, nå med II-stilling som vitenskapelig rådgiver ved Christian Michelsen Research (CMR), fra 1992 til utpå 2000-tallet. Disse II-stillingene til Vestrheim innledet et tett og kontinuerlig samarbeid mellom Fysisk institutt og CMI (senere CMR og NORCE) som har vart fra 1986 til denne dag.

Det var hele tiden et tett og fruktbart samarbeid også med Matematisk institutt avd. B der professorene Sigve og Jacqueline Naze Tjøtta var sterkt engasjert i ikkelineær akustikk og hadde mange hovedfags- og doktorgradsstudenter, særlig fra ca. 1980. Hobæk underviste bl.a. akustikk-kursene både ved Fysisk og Matematisk institutt under Tjøttas 2-årige forskningsopphold i USA ved ARL:UT, 1978-1980. Undertegnede deltok selv i Hobæks forelesninger fra Morse og Ingards «Theoretical Acoustics» ved Matematisk institutt våren 1980, og mine notater fra disse grundige tavleforelesingene var til stor nytte i mange år etterpå. Hobæk hadde selv et års forskningsopphold ved ARL:UT 1984-1985, og senere prof. og president (2008-09) i Acoustical Society of America, Mark Hamilton ved University of Texas at Austin, valgte Bergensmiljøet for sitt postdoktor-opphold i 1984. Over en årrekke reiste professorene Tjøtta til Austin hver sommer. Så det sterke Austin-miljøet var i mange år - fra sent 1970-tall til litt ut på 1990-tallet - en tett samarbeidspartner for de to akustikkgruppene ved UiB, med internasjonalt renommerte personligheter som David Blackstock, Tom Muir og Mark Hamilton. Et spesielt viktig resultat fra dette samarbeidet var «The Bergen Code», et numerisk simuleringsprogram for lineære og ikkelineære lydstråler basert på «KZK-ligningen», som ble utviklet ved Matematisk institutt over perioden 1980-1992. «Bergenskoden» ble brukt i mange land, og er fremdeles i bruk i akustikkgruppen ved IFT, bl.a. i samarbeidsprosjekter med Havforskningsinstituttet og Kongsberg Discovery innen fiskeriakustikk.

Som førsteamanuensis ved Fysisk institutt fra 1992 tok Vestrheim opp arbeid med eksperimenter og konstruksjon av ultralyd kompositt-transdusere, som var et relativt nytt og svært aktuelt forskningsfelt på den tiden. Dette startet på initiativ fra Helge Bodholt, sjef for transduseravdelingen ved Simrad AS i Horten. I samarbeid med Simrad AS ble det gjennom flere hovedfagsoppgaver lagt et faglig grunnlag for Simrad [senere Kongsberg Maritime (fra ca. 2003), nå Kongsberg Discovery (fra ca. 2023)] sin senere portefølge av kompositt-transdusere, som fra tidlig 2000-tall i økende og utstrakt grad ble tatt i bruk i selskapets ekkolodd og sonarer, og som i dag er verdensledende teknologi for fiskeriakustikk og andre markedsområder innen marin akustikk.

Dette arbeidet ble senere (i perioden 2000-2009) videreført med flere mastergradsstudenter veiledet av Vestrheim innen bestemmelse av komplekse materialparametre for piezoelektriske keramiske materialer, bl.a. ved bruk av endelig-element-modellering (modellen FEMP, se under) i kombinasjon med målinger.

I 1991 ble det opprettet professoratet i hydroakustikk, tiltrådt av Halvor Hobæk. I en kort periode var det altså 4 personer i fast stilling innenfor akustikk ved UiB: 2 ved Fysisk institutt og 2 ved Matematisk institutt. Jacqueline Naze Tjøtta søkte overgang til Fysisk institutt fra 1992, men gikk over i deltidsstilling (prof. II) fra 1995, og søkte avskjed ved slutten av det året. Samtidig flyttet hun og Sigve (som da hadde en seniorstilling ved NAVF) til Oslo, og dermed var staben i akustikk halvert. II-stillingen etter Jacqueline fikk vi ikke beholde, men vi satt igjen med hele undervisningsbelastningen i akustikkfag.

I denne noe turbulente og krevende tiden tok akustikkgruppen ved Fysisk institutt på seg arrangement av 13th International Symposium on Nonlinear Acoustics (ISNA) i Bergen 28. juni - 2. juli 1993, som ble beskrevet av J. H. Ginsberg i Journal of the Acoustical Society of America (jan. 1994) som en svært suksessfull og minnerik 5-dagers konferanse med mer enn 130 deltagere. Den ble også nevnt som en av de første store vitenskapelige konferansene der store delegasjoner fra begge sider av jernteppet omsider kunne møtes og bli kjent med menneskene bak forskningen. Med Vestrheim og ekteparet Tjøtta i komiteen var Hobæk den sentrale motor som organiserte og dro hoveddelen av lasset.

Etter et forskningsopphold ved University of Bath (England) i 1995 tok Hobæk opp igjen studiet av fokuserte lydstråler i sjokk-domenet. Dette førte til en invitasjon om deltakelse i EU-prosjektet «SOBER» 2001-2004, med hovedtema «Sonic Booms» knyttet til støyforplantning fra overlydsfly. UIBs deltakelse gikk ut på et modelleksperiment for å studere hvorledes sjokkbølger forplantes i et medium med en lydhastighetsprofil som svarer til profilen i atmosfæren fra bakkenivå opp til 20 km. Dette ble gjort i en tank med en alkohol-væskeblanding over 50 cm høyde. I denne tiden ble det også etablert samarbeid med prof. Victor Espinosa, Universitat Politècnica de València, Spania, som har hatt flere forskningsopphold i Bergen. Et doktorarbeid (Øyvind Nesse, 1998) innen lydforplantning i emulsjoner ble gjennomført under veiledning av Hobæk og Kjell-Eivind Frøysa (CMR). En lydhastighetscelle ble konstruert og brukt til måling av lydfart i to-fase væskeblandinger.

I perioden 1998-2002 hadde Hobæk halv II-stilling ved Nansensenteret (NERSC) for å delta i EU-prosjektet «AMOC», med modellering av akustisk termometri over Framstredet ved 79 ^oN. De oseanografiske forhold er her ganske kompliserte, og spørsmålet var først og fremst om et slikt eksperiment kunne gi fornuftige resultater. Modelleringsarbeidet tydet på det, og Nansensenteret fikk etter hvert (rundt 2008) midler til å realisere et slikt felteksperiment under EU-prosjektet «DAMOKLES». Arbeidet har gitt grunnlag for en langvarig og betydelig internasjonal aktivitet med akustisk termometri i Arktis under ledelse av Nansensenteret; først i Framstredet, i de senere år (fra ca. 2020) også under polisen.

I samarbeid med bl.a. Egil Ona ved Havforskningsinstituttet ble det under Hobæks veiledning i perioden 2003-2013 avlagt flere doktorgrader innen fiskeriakustikk: Rolf Korneliussen (2003), Geir Pedersen (2007), Lucio Calise (2009) og Tonje Nesse Forland (2013). Arbeidene omfattet bl.a. analyse og presentasjon av multifrekvens ekkogram for mengdemåling av fisk, multifrekvens målstyrke av krill, samt nøyaktige målinger og simulering på kulene som brukes til kalibrering av ekkolodd, som er helt avgjørende for nøyaktigheten i HIs pålagte regelmessige rapportering av norske fiskeriressurser som basis for myndighetenes tildeling av kvoter til fiskeflåten. Arbeidet omfattet også laboratoriemåling av akustisk spredning fra fiskeskjelett og krill, og sammenligning med simuleringer ved bruk av numeriske modeller.

På denne tiden ble også et annet doktorgradsprosjekt (Bjørn Askeland, 2008) fullført under veiledning av Hobæk, i et samarbeid med Bjørge AS (Naxys) og UiBs Institutt for geovitenskap. Dette gikk ut på å optimalisere kodingen for en ny type seismisk lydkilde, «Low-level acoustic combustion source» (LACS), som er svakere enn luftkanoner, men som kan sende ut pulser med høy pulsrate. Dette innebærer at mange svake pulser kan erstatte en enkelt kraftig puls hvis det mottatte signalet behandles på riktig måte. Dermed kan belastningen på dyr og fisk reduseres under seismiske undersøkelser.  Seismikk var tema også i et tidligere doktorgradsarbeid (Bjelland, 1993), veiledet av Hobæk i samarbeid med prof. Leif Bjørnø (DTH) og Jan Åge Langeland (Fjord Instruments), rettet mot «pustebølger» i seismiske hydrofonkabler og støyreduksjon ved bruk av adaptiv støykansellering.

Gjennom Vestrheims II-stilling ved CMR fra 1992 til utpå 2000-tallet ble et veletablert og tett samarbeid med Lunde og andre ved CMR mulig å opprettholde og videreutvikle. Ett viktig resultat fra denne perioden er utviklingen av et endelig-element-program (FEMP) for numerisk modellering av piezoelektriske transdusere og utstrålte lydfelt fra disse, ved Jan Kocbach, først som hovedfagsoppgave (1997) og videreført i et dr.scient.-arbeid (2000), med veiledning fra Vestrheim (UiB) og Lunde (CMR). FEMP har i 25 år vært et sentralt og viktig forskningsverktøy ved UiB/IFT og CMR, og brukes ved IFT - sammen med Kocbachs doktorgradsavhandling - også i undervisning av master- og PhD-studenter. I denne tiden ble Lunde (CMR) også engasjert ved IFT for å bygge opp et kurs i teoretisk akustikk (bl.a. spredningsteori og elastisitetsteori) som ble forelest i 1995 og fast fra og med 2009.

Ved CMR deltok Vestrheim som rådgiver ved en rekke industrielle prosjekter. Gjennom en serie CMR-oppdrag for GERG-sammenslutningen av europeiske gass-selskap (Groupe Europeen Recherches Gazieres), ledet av Lunde, ble det i årene 1997-2000 (i) utviklet en matematisk og numerisk usikkkerhetsmodell for flerstråle ultralyd transittids strømningsmålere, (ii) utviklet metoder for karakterisering av ultralydtransdusere for gass under høye trykk, og (iii) forfattet og redigert en GERG Technical Monograph TM11 «GERG project on ultrasonic gas flow meters, Phase II» som oppsummerte disse og andre aktiviteter. Vestrheim var en sentral medarbeider i dette arbeidet. I et 3-årig tysk-fransk-norsk samarbeidsprosjekt 1997-1999, på oppdrag fra de respektive lands forsvarsmyndigheter, ble det arbeidet med utvikling av en «Smart sonar array» der CMRs oppgave (ledet av Lunde) var utvikling og testing av «Piezoelectric buzzer for a self calibrating hydrophone system». Vestrheim deltok også som rådgiver i et større 5-årig (2000-2005) industrielt utviklingsprosjekt ved CMR som omfattet design, konstruksjon, bygging og initiell testing av en kommersiell fiskal ultralyd strømningsmåler for kjøp og salg av olje. Prosjektet var et oppdrag fra FMC Technologies, USA, støttet av NFR, med Lunde som prosjektleder ved CMR.

Fra 1985 til langt utpå 2010-tallet var fiskalmåling av gass og olje et særdeles viktig prosjektområde for CMR, i samarbeid med UiB. Vestrheim, Asle Lygre, Reidar Bø, Trond Folkestad, Kjell-Eivind Frøysa, Atle Johannessen, Lunde og andre var alle sentrale i ulike faser av denne utviklingen, noen over alle disse årene. Arbeidet ledet til kommersielle flerstråle ultralyd strømningsmålere for gass (FMU700, 1992; som senere ble til FMC Technologies MPU1200, MPU600, MPU200) og olje (FMC Technologies Ultra6) (2005). Disse presisjonsinstrumentene benyttes i dag til avregningsmåling for store deler av Norges eksport av gass til utlandet. CMRs langsiktige forsknings- og industrielle aktiviteter på dette området ble også faglig understøttet av arbeid ved Fysisk institutt, f.eks. gjennom Steinar Verviks hovedfagsoppgave (1995) og dr.scient.-arbeid (2001) innen analyse (modellering i sammenligning med presisjonsmålinger) av ultralyd transittids målesystem for gass under nullstrøms-forhold, veiledet av Vestrheim, og gjennomført i samarbeid med CMR.

Gjennom et CMR strategisk instituttprogram (SIP) 2003-2006 finansiert av NFR, Statoil og Gassco, ledet av Lunde, "Ultrasonic technologies for improved exploitation of petroleum resources", ble det i samarbeid mellom CMR og Fysisk institutt (som nå var blitt Institutt for fysikk og teknologi, IFT) igangsatt aktiviteter på en rekke områder som har fått stor betydning for senere forskning ved begge disse institusjonene. Et PhD-arbeid (Petter Norli, 2007) ble veiledet av Vestrheim og Lunde for utvikling av en høypresisjons lydfartscelle for gass i 100-300 kHz - området, med relativ usikkerhet 200 ppm eller bedre. Slike spesifikasjoner trengs for fiskal energimåling av høytrykks naturgass med ultralyd strømningsmålere, for å kunne håndtere uønsket økt usikkerhet fra dispersjonseffekter forårsaket av molekylær termisk relaksasjon i gassen. Metodene bygget på tidligere arbeid (1998) av Lunde og Vestrheim.  Et PhD-arbeid innen akustisk tetthetsmåling av væsker (Erlend Bjørndal, 2007) ble veiledet av Vestrheim og Kjell-Eivind Frøysa.

Under SIP 2003-2006 ble det også igangsatt arbeid for å utvikle en GUW-basert ultralyd strømningsmåler med eksternt rørmonterte transdusere, under ledelse av Lunde i samarbeid med Vestrheim. Arbeidet var basert på tidligere og pågående arbeid ved CMR innen (i) lydforplantning i lagdelte væske-faststoff-strukturer (fullbølgemodellen CAPROS, Lunde og Vestrheim 1986), (ii) «guided ultrasonic waves» (GUW) (Lunde, 1990-tallet), og (iii) ultralyd stømningsmåling (fra 1985). GUW-resultatene fra SIPen ble viderført i et NFR-finansiert Petromaks-prosjekt 2007-2009, med banebrytende nyvinninger ved Remi Kippersund, bl.a. transdusere for generering av «helix-type» GUW som via «leaky Lamb waves» dekker betydelig større deler av rørtverrsnittet enn tradisjonelle «clamp-on»-metoder.  Arbeidet har resultert i 6 patenter, publisering, og CMRs selskapsetablering av Xsens AS i 2013, en bedrift som i dag har 13 medarbeidere. Lunde deltok i faglig styringsgruppe for Xsens AS i perioden 2013-2017.

Den nye og mer effektive kompositt-transduserteknologien som Simrad AS implementerte i sine fiskeriekkolodd-systemer fra sent 1990-tall gav mange fordeler, men også utfordringer. I 2000 ble Vestrheim ved UiB kontaktet av Helge Bodholt ved Simrad; de hadde ved bruk av Simrads standard ekkolodd-effektnivå gjort målinger som tydet på uønskede ikkelineære akustiske effekter i sjøen, og ønsket dette undersøkt med numeriske beregninger. Vestrheim koblet inn CMR (Lunde), og innledende simuleringer med «Bergenskoden» bekreftet Simrads antakelser. En NFR-søknad fra CMR om et 3-årig NFR-prosjekt 2003-2006 med Lunde som prosjektleder oppnådde finansiering, der doktorand (Audun Pedersen, 2007) veiledet av Vestrheim (UiB); Lunde (CMR), Rolf Korneliussen (HI) og Frank Tichy (Simrad AS) gjennomførte nøyaktige laboratorie- og feltmålinger i sammenligning med numeriske beregninger ved bruk av «Bergenskoden». Simuleringene, som i stor grad ble bekreftet av eksperimentene, gav ytterligere innsikt, dybde og substans til konklusjonen, og ble supplert med teori som gav innsikt i hvordan ikkelineære effekter kvantitativt innvirker på mengdemåling av fisk.

I 2004 ble samarbeidet UiB-CMR ytterligere styrket ved at Per Lunde fikk II-stilling ved IFT, først som førsteamanuensis II, fra 2006 som professor II. Halvor Hobæk, som hadde ledet IFTs akustikkgruppe i alle år siden starten i 1964, ble prof. emeritus i 2009. Hobæk har vært aktiv i gruppen med veiledning og publisering i mange av sine emeriti-år, med aktivitet bl.a. knyttet til Havforskningsinstituttet og Nansensenteret (NERSC).

Fra 2008 ble Lunde ansatt i full stilling ved IFT, som professor i teoretisk akustikk. Han gikk samtidig inn i en II-stilling som vitenskapelig rådgiver ved CMR (senere NORCE), over tidsrommet 2008-2020. I lys av etter hvert flere nye forskningsområder i gruppen utover hydroakustikk, har den fra denne tid vært kalt «Akustikkgruppen». Lunde har ledet gruppen siden Hobæks avgang i 2009. Professoratet var en nyopprettet stilling, begrunnet i gruppens deltakelse i en innvilget søknad om «senter for forskningsbasert innovasjon», SFI Michelsen Centre (2007-2014).

Tidligere arbeid ved CMR knyttet til utvikling av en GUW-basert ultralyd strømningsmåler (fra 2003, se over) avdekket behov for å bedre beskrive og klarlegge lydfeltet som transmitteres inn i væsken fra en «leaky» Lamb-bølge som forplantes i rørveggen. Arbeid av relativt fundamental art ble derfor startet opp fra 2007, med eksperimenter og numerisk modellering av transmisjon av en akustisk «beam» gjennom en viskoelastisk plate neddykket i væske, ved normalt og skrått innfall til platen. Flere nye fenomener knyttet til «beam diffraction» ble oppdaget i vårt laboratorium (2011) og senere analysert i større detalj. Spesielle anomalier oppstår ved akustisk "beam"-eksitasjon av såkalte "backward waves" eksempelvis i stålplater, der bølgenes energitransport og fasehastighet er motsatt rettet. Dette undersøkes gjennom presisjons laboratoriemålinger i sammenligning med kvantitativ matematisk-numerisk modellering. Til å begynne med ble det brukt analytiske matrisemodeller («matrix models») med lydfelt generert av stempelkilde (Kjetil Dae Lohne, CMR, 2007-2011). Senere (2012) ble dette supplert med endelig-element-modellering (basert på modellen FEMP, se over), inklusiv beskrivelse av piezoelektriske kildetransduser, utstråling fra denne, og forplantning i væske-plate-væske-systemet. En doktorgrad (Magne Aanes, 2014) ble avlagt på dette området, og videreført i to suksessive postdoktor-engasjement (Aanes og Mathias M. Sæther), pluss mastergradsoppgaver, alle under veiledning av Lunde og Vestrheim. To PhD-stipendiater (Marianne Solberg og Wang Wei) er for tiden underveis i sine doktorgradsstudier på dette området, veiledet av Lunde og Vestrheim (Solberg), og Audun O. Pedersen i samarbeid med Lunde og Vestrheim (Wei). Dette grunnforskningsrettede arbeidet med GUW har betydning for og anvendelse innen en rekke områder, som "structural health monitoring (SHM)", materialkarakterisering, korrosjons-monitorering, måling av tykkelse og belegg, "pipe inspection/integrity", osv.

Flere studier er gjennomført innen karakterisering av elastiske og porøse materialer. På henvendelse fra DNV-GL på Høvik ble det gjennomført en nærings-PhD (Simen Eldevik, 2014) knyttet til ikkelineære akusto-elastiske effekter i stål, veiledet av Lunde (UiB) og Åge Andreas Falsnes Olsen (DNV-GL). Endring av stålets kompresjons- og skjærhastigheter med økende tøyning («strain») langt inn i det ulineære området ble målt i strekkbenk ved bruk av akustisk resonans-metodikk, og sammenlignet med matematiske modeller. I et samarbeid med Geir Ersland ved IFTs forskningsgruppe innen reservoarfysikk ble det det gjennomført et doktorgradsarbeid (Mathias M. Sæther, 2018) knyttet til metanhydrat i porøs sandstein, veiledet av Lunde og Ersland. Endring av kompresjons- og skjærhastigheter samt kompresjons- og skjærattenuasjon i Bentheim-sandstein ble målt med ultralyd, som funksjon av hydratvekst ved ca. 80 bar og 4 ^oC, og sammenlignet med matematiske modeller. Store forekomster av metan ligger fanget i krystallisert form sammen med vann under havbunnen, og metanhydrat i denne form representer en potensiell energikilde.

Utfordringer knyttet til det teoretiske grunnlaget for akustisk mengdemåling av fisk er blitt påpekt og adressert i en rekke publikasjoner fra ca. 2012, i et samarbeid mellom Lunde (UiB), Audun O. Pedersen (ClampOn AS, senere UiB), Rolf Korneliussen (HI) og Frank Tichy (Kongsberg Discovery AS). Dette gjelder flere aspekter: (i) tilsynelatende uoverensstemmelse og inkonsistens mellom ulike versjoner av ligningene for elektroakustisk effektforplantning som har vært brukt operativt for fiskeriekkolodd fra tidlig 1990-tall inntil nylig, både vedrørende akustisk spredning fra enkeltmål (kalibreringskuler og enkeltfisk) og volumspredning fra fiskestimer, krill og plankton i «survey»-operasjon; (ii) formelverk, beregninger og målinger for hvordan ikkelineære akustiske effekter kvantitativt innvirker på mengdemåling av fisk (i kalibrering og i «survey»), og (iii) konsistens mellom formelverk som har vært brukt for smalbånds- og bredbåndsoperasjon av fiskeriekkolodd. Vi mener at man nå har disse modellene og formuleringene (i)-(iii) konsistent på plass. Dette inkluderer «functional relationship» for lineær og ikkelinær elektroakustisk effektforplantning under kalibrering og «survey»-operasjon, med faktorer for kvantifisering og korreksjon av ikkelineære akustiske effekter, inklusiv formuleringer for smalbånds- og bredbåndsoperasjon.

Som del av sin stilling og senere II-stilling ved CMR satt Lunde 2004-2016 i styret for foreningen Norwegian Society for Oil and Gas Measurement (NFOGM), og 2009-2018 i arrangementskomiteen for den årlige International North Sea Flow Measurement Workshop (alternerende Norge/Skottland, ca. 350 deltakere), i 2015 og 2017 som leder for komiteen («conference chair»). Som del av sin II-stilling deltok Lunde bl.a. også i utvikling og videreutvikling av håndbøker for usikkerhetsberegning av fiskale målere og målestasjoner i samarbeid med NFOGM, Oljedirektoratet og Tekna.

På henvendelse fra konsernet Endress+Hauser Flowtec AG med hovedsete i Basel, Sveits, ble det fra 2018 igangsatt arbeid med tredimensjonal numerisk modellering av fiskale ultralyd strømningsmålere for olje og gass. Panagiotis Papathanasiou ved Endres+Hauser avla i 2023 sin doktorgrad på dette området, under veiledning av Lunde og Vestrheim ved UIB, og Michal Bezdek og Vivel Kumar ved Endress+Hauser. Modellen er basert på en hybrid endelig-element og endelig-volum beskrivelse av lydforplantningen i måleinstrumentet, i kombinasjon med «computational fluid dynamics» (CFD) - modellering av strømningsfeltet. Arbeidet inkluderer beskrivelse av akustisk forplantning gjennom sender- og mottakertransdusere, transduserkaviteter i målerør, og væskestrømning med komplekse turbulente strømningsprofiler, i kombinasjon med målinger for sammenligning.

Videreutvikling av strømningsmålere til «subsea» allokeringsmåling av naturgass på havbunnen har blitt et aktuelt tema de senere år. I et samarbeid mellom UiB (prosjektleder Lunde), NORCE, HVL, Equinor og Gassco gjennomføres et NFR-finansiert FRIPRO-prosjekt (2020-2026) med målsetning å gi et vitenskapelig fundament for sporbar allokeringsmåling av naturgass på havbunnen, der det er gassens energi-strømningsrate som skal måles. Arbeidet involverer utvikling av en høy-presisjons lydhastighetscelle for gass under trykk, med kvantitativ endelig-element-modellering av ultralyd målesystem, diffraksjonskorreksjon, og målemetode i gass, i kombinasjon med presisjons laboratoriemålinger. Et målesystem for karakterisering av akustiske transdusere i luft, oppbygd gjennom en rekke mastergradsoppgaver fra ca. 2010, benyttes bl.a. for å verifisere simuleringsmodellene. En forsker (Mathias M. Sæther), en PhD-stipendiat (Eivind N. Mosland) og flere mastergradsstudenter er tilknyttet prosjektet. Nøkkelkomponenter i slike målesystemer er bl.a. bredbånds ultralyd transdusere for naturgass under høye trykk (flere hundre bar), selve målecellen, og diffraksjonskorreksjon for reelle piezoelektriske transdusere. Gjennom numerisk endelig-element-modellering av målesystemet i kombinasjon med målinger er det utviklet metoder for diffraksjonskorreksjon med betydelig større nøyaktighet enn de stempelkilde-baserte diffraksjonskorreksjonsmetodene som brukes internasjonalt i dag.

I et samarbeid mellom NORCE (prosjektleder), UiB, SINTEF, Equinor, Aker BP og Saudi Aramco deltar gruppen i et NFR-finansiert PETROMAKS2-prosjekt med målsetning å gi vitenskapelig fundament for monitorering av oljestrøm i oljebrønner ved bruk av lydbølger og fiberoptikk («distributed acustic sensing», DAS), for deteksjon av brønnsoner med vann- og gass-gjennombrudd. En kilometerlang fiberoptisk kabel brukes som akustisk sensor i brønnen. Sentralt står forståelse av de fysiske mekanismene som innvirker i GUW-forplantning av strømningsstøy gjennom sylindriske stål- og væskelag, gjennom analytisk og numerisk modellering samt eksperimentelle undersøkelser.  En PhD-stipendiat (Ehsan Hossein Zadeh Khezri) er knyttet til dette samarbeidet, veiledet av Lunde (UiB) i samarbeid med Peter J. Thomas og Jan Kocbach, begge ved NORCE.

Akustikkgruppen ved IFT har i denne perioden deltatt i 3 sentre for forskningsbasert innovasjon (SFI); SFI Michelsen Centre (2007-2014) med CMR som vertsinstitusjon; SFI CRIMAC (2020-2028) med HI som vertsinstitusjon; og SFI Smart Ocean (2020-2028) med UIB som vertsinstitusjon. SFI-søknaden (2019) og oppstartsfasen (2020) av SFI Smart Ocean ble koordinert av Lunde. I 2024 deltar gruppen også i en ny SFI-søknad innen ultralyd, som koordineres av NTNU.

Under SFI Michelsen Centre var avdelingsleder Audun O. Pedersen ved CMR (senere ClampOn og UiB) en periode (2009-2012) engasjert ved IFT i II-stilling som førsteamanuensis II. I samarbeid med Lunde og Vestrheim ble det arbeidet med ikkelineære akustiske effekter i luft, for relevante kildenivåer brukt i piezoelektriske ultralydtransdusere for gass. Omfattende simuleringer ble gjennomført med «Bergensmodellen», med utgangspunkt bl.a. i tidligere mastergradsarbeider ved IFT og CMR. Ikkelineære effekter i forplantningsmediet, transdusere og/eller elektronikk kan være kritiske i anvendelser som f.eks. ultralyd strømningsmåling av gass og væske, og forårsake systematiske målefeil som resultat av redusert resiprositet i måleinstrumentet.

Under SFI Michelsen Centre ble det gjennomført et doktorgradsarbeid (Espen Storheim, 2015) knyttet til lydfelt og diffraksjonskorreksjon for sylindriske piezoelektriske elementer som sendere og mottaker i et ultralyd målesystem for gass, veiledet av Lunde og Vestrheim. Diffraksjonskorreksjon er essensiell for nøyaktig måling av lydfart og lydabsorpsjon i gasser, væsker og faste stoff. Endelig-element-modellering (FEMP) ble brukt i en matematisk-numerisk system-modell for de to første radielle svingemodene til sender- og mottaker-elementene. Detaljerte analyser ble gjennomført for ulike separasjonsavstander i nær- og fjernfelt mellom sender og mottaker. Resultatene ble brukt til å analysere, kartlegge og forklare endring i lydfelt og diffraksjonskorreksjon som funksjon av frekvens og avstand. Storheims arbeid har representert en viktig basis for Moslands pågående doktorgradsarbeid, beskrevet over.

Under SFI Smart Ocean gjennomføres et doktorgradsarbeid (Amr Abboud) knyttet til integritetsmåling (SHM) på havvindsplattformer med GUW-metodikk, i samarbeid med TSC Subsea og NORCE, veiledet av Lunde og Jan Kocbach (NORCE). Et utvekslingsopphold blir gjennomført i samarbeid med prof. Michel Castaings ved INP (Institut Polytechnique de Bordeaux), Frankrike, et ledende miljø innen GUW, SHM og materialkarakterisering. Et doktorgradsarbeid innen GUW integritetsmåling (SHM) ved bruk av pulskompresjonsteknikker for romlig og temporær oppløsning er under planlegging i samarbeid med Odfjell Technology, også dette under SFI Smart Ocean, med veiledning av Audun O. Pedersen i samarbeid med Magne Aanes (Odfjell Technology).

Under SFI Smart Ocean er arbeid også oppstartet for å utforske mulighetene for å benytte eksisterende fiberoptiske kommunikasjonskabler på havbunnen som akustiske sensorer (undervanns-akustisk lytteantenne) for overvåking av sjø- og havområder ved bruk av DAS-metodikk, og for akustisk kommunikasjon med sensorer i vannet. Arbeidet gjøres i et samarbeid mellom UiB, NORCE og Tampnet AS. En PhD-stipendiat (Julian David Pelaez Quinones) og en mastergradsstudent arbeider innen dette feltet, veiledet av Lunde (UiB) i samarbeid med Peter J. Thomas (NORCE) og Steinar Bjørnstad (Tampnet).

Under SFI CRIMAC samarbeider IFTs akustikkgruppe med bl.a. Havforskningsinstituttet og Kongsberg Discovery AS innen forskning for økt nøyaktighet ved overvåking og regulering av marine biomasse (fisk, krill, plankton, osv.), knyttet til bestandsestimering/artsgjenkjenning av fisk med akustiske metoder. Tre PhD-stipendiater (Rune Øyerhamn, Helge Brøndbo Plassen, Yngve Bø) arbeider under SFI CRIMAC innen disse områdene, veiledet av Lunde (Øyerhamn) og Audun Pedersen (Plassen og Bøe), i samarbeid med Rolf Korneliussen, Geir Pedersen og Tonje Nesse Forland, alle HI.

Vestrheim ble emeritus i 2013. Han har hele emeritus-perioden vært aktiv i gruppen, med biveiledning av flere master- og PhD-studenter, samt publisering. Michiel Postema var ansatt i gruppen i et 5-års professorat 2010-2015, finansiert av Havforskningsinstituttet, Helse Vest og SFI Michelsen Centre. Postema arbeidet i stor grad eksperimentelt, bl.a. med ikkelineære effekter innen bobleakustikk. I 6-årsperioden 2008-2013 hadde gruppen således tre faste stillinger. Fra 2015 var Lunde eneste fast ansatte i gruppen, inntil Audun O. Pedersen (tidligere CMR og ClampOn AS) ble tilsatt som førsteamanuensis i 2021. Pedersen har i tillegg en II-stilling ved ClampOn AS.