طراحی سیستم تیکه‌نگاری صوتی دریایی 10 کیلوهرتز به‌منظور پایش جریان‌های دریایی

تیکه‌نگاری صوتی دریایی به‌عنوان یکی از روش‌های سنجش از دور در پایش‌های دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. روش تیکه‌نگاری صوتی متغیرهای سرعت جریان، جریان‌های فرازجوشی، جزر و مدی، حجم عبوری از تنگه‌ها، دمای آب و غیره را به‌صورت پیوسته و بلندمدت اندازه‌گیری می‌کند. اگرچه مطالعات زیادی در سطح دنیا در خصوص پایش جریان‌های دریایی با استفاده از دستگاه‌های تیکه‌نگاری صوتی انجام شده است، اما تاکنون اصول طراحی این نوع سیستم‌ها مورد بررسی قرار نگرفته است. در این مطالعه نحوه طراحی و اصول تولید و انتشار امواج صوتی در دستگاه‌های تیکه‌نگاری صوتی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد هم‌زمان‌سازی دستگاه‌ها به‌منظور اندازه‌گیری دقیق زمان رسیدن امواج صوتی دارای اهمیت است و بایستی با دقت نانوثانیه انجام شود. هم‌چنین استفاده از ام سیکونس‌ها به‌منظور افزایش برد امواج صوتی انتشار یافته و کاهش نوفه محیط حائز اهمیت است. در آخرین مرحله از طراحی، افزایش قدرت ارسال امواج با استفاده از ترانسفورمرهای افزاینده و تطبیقی و نحوه محاسبه تعداد دور سیم‌پیچ مورد نیاز محاسبه شد. نتایج محاسبات نشان داد که برای رسیدن به شدت تراز d re 1µpa at 1m190 نیاز به یک ترانسفورمر افزاینده با تعداد 1000 دور سیم و یک ترانسفورمر تطبیقی با تعداد 70 دور سیم‌ است. با توجه به حصول فناوری تیکه‌نگاری صوتی در جمهوری اسلامی ایران پیشنهاد می‌شود از این روش در پایش‌ جریان‌های خلیج فارس استفاده شود.

Design of 10-kHz coastal acoustic tomography system for marine monitoring

Acoustic Tomography (AT) as a remote sensing method is widely used in marine monitoring. AT systems continuously monitor the current velocity, upwelling current, tidal currents, volume transport in straits, temperature variation, etc. Although many studies have been conducted around the world on the application of AT technique to monitor the marine, but the design principles of these kinds of systems have not been investigated yet. In this study, the principle design of the 10kHzAT system and the acoustic propagation of this kind of system has been investigated. The results showed that the synchronization of the systems is highly important to accurately measure the travel time of acoustic waves and should be performed on the scale of nanosecond. It is also important to modulate the generated acoustic signals with MSequence to increase the range of propagation and decrease the effect of ambient noise. Finally, the design of the transmitting power increment procedure was computed using the stepup and matching transformers. The computational results showed that a stepup transformer with 1000 rpm and a matching transformer with 70 rpm are required to achieve the intensity level of 190 dB re 1 μPa at 1m. Considering the achievement of acoustic tomography technology in the Islamic Republic of Iran, the application of this technique is recommended in monitoring the Persian Gulf streams.