مجله علمی صوت و ارتعاش

مجله علمی صوت و ارتعاش

توسعه الگوریتم اندازه‌گیری پروفیل عمودی سرعت صدا در پهنه‌های آبی با استفاده از فناوری تیکه‌نگاری صوتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 پژوهشکده انرژی، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان
2 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران
3 پژوهشگر شرکت توسعه دانش هوادریای آسیا، تهران، ایران
4 موسسه تحقیقات آب وزارت نیرو، تهران، ایران
چکیده
در این پژوهش، یک الگوریتم برای استخراج پروفیل عمودی سرعت صدا در پهنه‌های آبی، مبتنی بر فناوری تیکه‌نگاری صوتی، توسعه داده شد. برای ارزیابی عملکرد این الگوریتم، از داده‌های حاصل از اندازه‌گیری‌های میدانی در سد لتیان استفاده گردید. الگوریتم تولید اطلاعات پیوسته زمانی پروفیل سرعت صدا در عمق پهنه‌های آبی بر اساس تلفیق روش‌های رهگیری پرتو و حل مسئله معکوس بر اساس روش تنظیم‌شده تیخونف توسعه داده شد. داده‌های تیکه‌نگاری صوتی در مخزن سد لتیان به مدت تقریباً ۲۴ ساعت برداشت شد و سرعت صدا در ۵ لایه عمقی مجزا با ضخامت ۷ متر محاسبه گردید. برای ارزیابی دقت، اختلاف سرعت صدای برآورد شده با استفاده از تیکه‌نگاری صوتی با مقادیر حاصل از اطلاعات CTD مورد بررسی قرار گرفت که کمترین اختلاف در لایه پایینی مخزن (۸۸/0 متر بر ثانیه) و بیشترین آن در لایه سطحی (۴۱/6 متر بر ثانیه) مشاهده شد. نتایج تحقیق نشان داد، فناوری تیکه‌نگاری صوتی با بکارگیری الگوریتم توسعه داده شده قادر است پروفیل سرعت صدا در عمق را در پهنه‌های آبی عمیق با دقت قابل قبول برای کاربردهای عملیاتی در آوصوتیات برآورد نماید.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Development of an Algorithm for Measuring Vertical Profile of Sound Speed in Water Bodies using Acoustic Tomography Technology

نویسندگان English

Ashkan Farokhnia 1
Reza Hosseinzadeh Asl 2
Alireza Eskandari 3
Masoud Bahreinimotlagh 4
1 Department of Energy, Institute of Science and High Technology and Environmental Sciences, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran
2 Department of Irrigation & Reclamation Engineering, College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
3 Asia Havadarya Knowledge Development Company, Tehran, Iran
4 Water Research Institute, Ministry of Energy, Tehran, Iran
چکیده English

In this study, an algorithm for estimation vertical sound velocity profiles in water bodies based on acoustic tomography technology has been developed. Field measurements at the Letyan Dam have been used to demonstrate the performance of this algorithm. The algorithm for generating continuous sound velocity profiles in water bodies depth was developed based on ray tracing methods and inverse problem solving based on the adjusted Tikhonov method. Acoustic tomography data were collected in the Letyan Dam reservoir for approximately 24 hours and sound velocity was calculated in 5 separate vertical layers with a thickness of 7 meters. For accuracy assessment, the difference in sound velocity using acoustic tomography is examined by CTD data, with the lowest difference observed in the bottom layer of the reservoir (0.88 m/s) and the highest difference observed in the layered level (6.41 m/s). The results showed that the acoustic tomography technology, using the developed algorithm, is capable of estimation of the speed of sound at depth in deep water areas with acceptable accuracy for operational applications in acoustics.

کلیدواژه‌ها English

Acoustic Tomography
Sound Speed in Water
Inverse Problem
Tikhonov Regularization
Latyan Dam Reservoir

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 08 تیر 1405