مطالعه آزمایشگاهی اثرات سطح بر روی افت و خیزهای سیگنال اکوستیکی

سیگنال های صوتی برای نقشه برداری از بستر دریا، ارتباطات دریایی، شناسایی موانع انتشار صوت که دارای اثرات بازتابی یا جذبی هستند استفاده می شود. این فناوری برای کشف لکه های نفتی یا اشیاء روی آب نیز استفاده می‎شود. در این مقاله، هم از آزمایش‌های عملی و هم شبیه‌سازی رایانه‌ای برای شناسایی مواد لایه سطحی استفاده می‌شود. برای این منظور، موج صوتی با بسامد 59 کیلوهرتز در محیطی همگن تحت شرایط آزمایشگاهی ساطع و داده ها جمع آوری گردید. آزمایش‎ها با استفاده از یک مخزن آب با سطح آزاد و پوشش روغن و با قرار دادن فرستنده در زوایای مختلف انجام شد. برای تایید نتایج آزمایشگاهی با استفاده از نتایج حاصل از شبیه‌سازی رایانه‎ای از نظریه استفاده می‌شود. آزمایش ها در یک مخزن شیشه ای به طول 300 سانتی‎متر، عرض 50 سانتی‎متر و عمق 80 سانتی‎متر انجام شد. با توجه به نتایج شبیه‎سازی، تجمع پرتوها در اعماق بالای 50 سانتی‎متر اتفاق می‎افتد. این نتایج نشان می‎دهند که با در نظر گرفتن تفاوت های زمانی که در الگوهای مختلف ظاهر می شود و ناشی از لایه های سطحی و لایه بندی متفاوت آب است، می‎توان مواد لایه سطحی و نحوه حرکت سیگنال آکوستیک در آب را مشخص کرد. همچنین زاویه فرستنده تاثیر زیادی روی سیگنال دارد. با توجه به نتایج، زمانی که زاویه فرستنده 45 درجه باشد، سیگنال آکوستیک بهتر منتشر می شود.

laboratory study of surface effects on acoustic signal fluctuations

acoustic signals are used for seafloor mapping, marine communications, detecting obstacles and barriers to sound propagation which have reflective or absorptive effects. this can be used to explore oil slicks or objects on the water. in this paper, both laboratory experiments and computer simulations are used to identify the material of the surface layer. for this purpose, a sound wave with a frequency of 59 khz was emitted in a homogeneous environment under laboratory conditions and the data were collected. the experiment was performed using a tank with free surface and oil cover and with transmitter being positioned at different angles. ray theory is used to verify the experimental laboratory results with computer simulation results. the experiments were performed in a 300 cm long, 50 cm wide and 80 cm deep glass tank. according to the simulation results, the accumulation of rays occurs at depths above 50 cm. by considering the temporal differences that appear in different patterns that are due to different surface layers and stratification, it is possible to determine the material of the surface layer and how sound moves in water. also, the angle of the transmitter has a great effect on the sound signal. according to the results, sound is better emitted when the transmitter angle is 45 degrees.