انتشار پرتوهای فراصوت در حضور توپوگرافی بستر دریا در اقیانوس هند شمالی

پیشینه و اهداف: به دلیل انتشار خوب امواج صوتی در اقیانوس، از انرژی صوتی برای آشکارسازی زیرسطح دریا استفاده می شود. برای بهره‏برداری از خصوصیات محیطی که صوت در آن منتشر می شود، باید از مدلسازی و شبیه‌سازی امواج صوتی استفاده شود. بدین منظور، باید عوامل محیطی را بررسی کرده و نحوه انتشار پرتوهای صوتی و کارآیی سونار، در شرایط مختلف و در زمانها و مکانهای مختلف شبیه سازی شود. این پژوهش، با هدف بررسی اثرات شکل توپوگرافی بر انتشار پرتوهای فراصوت طراحی شده است. روش ها: در این پژوهش، ابتدا داده‌های محیطی منطقه مورد مطالعه که شامل داده‌های شوری، دما و عمق در شمال اقیانوس هند است، به صورت ترکیبی از پایگاه‌های داده‌های بین المللی نظیر داده های توپوگرافی منطقه ی مورد مطالعه از پایگاه نمودار کلی عمق سنجی اقیانوس ها و پایگاه داده های هیدروفیزیکی مدل هیبریدی مختصات اقیانوسی، استخراج شده اند. سپس با استفاده از روش پرتو، انتشار امواج فراصوتی در حضور ناهمواری بستر دریا شبیه سازی شده است.یافته ها: ابتدا با استفاده از داده های دما و شوری در اقیانوس هند و به کمک مدل های گرافیکی تغییرات پارامترهای هیدروفیزیکی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته شد. سپس با استفاده از فرمول مکنزی سرعت صوت را در این مقاطع محاسبه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. به کمک مدل آکوستیکی موجود ابتدا تغییرات فشار را بررسی و سپس از این خروجی برای محاسبه میزان سیگنال برگشتی از یک هدف فرضی زیر آبی استفاده شد. نتیجه گیری: نتایج سناریوهای شبیه‌سازی انتشار پرتوهای فراصوت نشان می‌دهد که وقتی منبع زیر لایه ترموکلاین قرار داده شود، پرتوها آکوستیکی به سمت پایین منحرف میشوند. با افزایش فرکانس، تلفات انتقال افزایش یافته و شدت فشار آکوستیکی کاهش می‌یابد. زیرا مقدار جذب امواج صوتی با افزایش فرکانس افزایش می‌یابد.  

propagation of ultrasonic radiation in the presence of seabed topography in the north indian ocean

background and objectives: due to the good propagation of sound waves in the ocean, sound energy is used to reveal the subsurface of the sea. in order to take advantage of the different characteristics of the environment in which sound is emitted, modeling and simulation of sound waves should be used. for this purpose, the environmental factors should be investigated and the sound rays’ propagation and the efficiency of sonar should be simulated in different conditions and at different times and places. this research is designed with the aim of investigating the effects of topographical shape on the propagation of ultrasound rays. methods: in this research, firstly, the environmental data of the study area, which includes salinity, temperature, and depth data in the northern indian ocean, whic is a combination of international databases, such as the topography data of the study area from the base of the gebco (general bathymetric chart of the oceans) and hycom (hybrid coordinate ocean model) coordinates have been extracted. then, using the beam method, the propagation of ultrasonic waves in the presence of roughness of the seabed has been simulated. findings: first, changes in hydrophysical parameters were analyzed using temperature and salinity data in the indian ocean and with the help of graphic models. then, using mackenzie's formula, the speed of sound in these sections was calculated and analyzed. with the help of the existing acoustic model, pressure changes were first checked and then this output was used to calculate the amount of return signal from a hypothetical underwater target. conclusion: the results of different simulation scenarios of ultrasonic beam propagation show that when the source is placed under the thermocline layer, the acoustic beams are deflected downwards. as the frequency increases, the transmission loss increases, and the intensity of the acoustic pressure decreases as the amount of absorption of sound waves increases with increasing frequency.