حل شیوه‌های صریح و ضمنی تخمین میانگین غلظت و اندازه رسوبات معلق با استفاده از سامانه ی نیم‌رخ جریان داپلر صوتی با چند بسامد در زبان ولفرام متمتیکا

یکی از روش ‌های نوین و کاربردی در زمینه‌ی پایش منابع آبی و تخمین رسوبات معلق استفاده از فن‌اوری‌ های آوصوتیّات می‌ باشد. با استفاده از سامانه نیم‌رخ جریان داپلر صوتی (اِی ‌دی ‌سی‌ پی) با توجه به تنکش (تضعیف) امواج صدا درون آب در اثر برخورد با ذرات رسوبات معلق، به کمک روابط ارائه‌شده و به‌کارگیری بسامدهای مختلف می‌ توان میزان تلفات انرژی و در ادامه میانگین غلظت و اندازه ‌ی رسوبات معلق را بدون نیاز به نمونه‌ برداری تخمین زد. دو روش محاسباتی کاربردی در این زمینه روش‌های وارون ضمنی و صریح بر پایه معادله سونار می‌باشند. با توجه به جدید بودن این موضوع و عدم‌وجود نرم ‌افزار کاربرپسند، در این پژوهش به عنوان نوآوری تمامی روابط مربوط به دو روش وارون ضمنی و صریح در زبان ولفرام متمتیکا کدنویسی شده‌اند و مراحل مختلف آن همراه با نمودارهای ثابت و ضریب تنکش امواج صدا که به ترتیب تابعی از میانگین اندازه و غلظت رسوبات معلق هستند به ازای میانگین اندازه شعاع ذرات ارائه شده‌اند. در نمودار کلی ثابت تنکش به ازای ذرات ریزدانه و درشت‌دانه در هر دو بسامد 600 و 1200 کیلوهرتز به ترتیب دو قله در ثابت ‌های تنکش (1/08 و 1/44) و (2/14 و 2/86) دسی بل در مترمربع بر کیلوگرم و میانگین شعاع ذرات (0/97 و 963/73) و (0/67 و 482/24) میکرومتر به ‌دست آمد. فن‌اوری نیم‌رخ جریان داپلر صوتی در بسامدهای 600 و 1200 کیلوهرتز قادر به پایش ذرات رسوبات معلق از شعاع 0/001 تا 1000 میکرومتر است. 

solving explicit and implicit methods to estimate the mean size and concentration of suspended sediments using multi-frequency acoustic doppler current profiler in wolfram mathematica

one of the new and practical methods of monitoring water resources is hydroacoustic technology. using the acoustic doppler current profiler system (adcps) by attenuating acoustic waves against suspended sediment particles in water, the amount of energy loss, the mean suspended sediment concentration, and particle size will be estimated using the formula with multi frequencies without the necessity of sampling. two computational methods are implicit and explicit inverse methods based on the sonar equation. in this study, due to the novelty of this issue and the lack of user-friendly software, all the formulas (implicit and explicit inverse methods) are coded in the wolfram mathematica. finally, the various solving steps are discussed with the plots of coefficient and constant attenuations of acoustic waves for different mean sizes of sediment particles. two peaks in the total attenuation plots for fine and mean coarse particles at two frequencies (600 and 1200 khz) are obtained (1.08 and 1.44) and (2.14 and 2.86) db m2/kg, which are obtained at (0.97 and 963.73) and (0.67 and 482.24) μm, respectively. adcp at 600 and 1200 khz frequencies can monitor mean suspended sediment particles from a radius of 0.001 to 1000 μm.