حسین شاهمیرزایی
-
به دلیل انتشار خوب امواج صوتی در اقیانوس، از انرژی صوتی برای آشکارسازی زیرسطح دریا استفاده می شود. برای بهرهبرداری از خصوصیات مختلف محیطی که صوت در آن منتشر می شود، باید از مدلسازی و شبیه سازی امواج صوتی استفاده شود. برای این 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. در این پژوهش، ابتدا داده های محیطی منطقه مورد مطالعه که شامل داده های شوری، دما و عمق در شمال اقیانوس هند است، به صورت ترکیبی از پایگاه های داده های بین المللی (نظیر HYCOM , GEBCO , WOA و...) استخراج شده است. سپس با استفاده از روش پرتو، انتشار امواج فراصوتی در حضور ناهمواری بستر دریا شبیه سازی شده است. 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 گردید. نتایج سناریوهای مختلف شبیه سازی انتشار پرتوهای فراصوت نشان می دهد 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 می یابد. زیرا مقدار جذب امواج صوتی با افزایش فرکانس افزایش می یابد.
کلید واژگان: اقیانوس هند, پرتوهای فراصوت, توپوگرافی, فشار آکوستیکیDue 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 way of sound rays propagation and the efficiency of sonar should be simulated in different conditions and in different times and places. This research is designed with the aim of investigating the effects of topographical shape on the propagation of ultrasound rays. In this research, firstly, the environmental data of the study area, which includes salinity, temperature and depth data in the northern Indian Ocean, has been extracted from international databases (such as HYCOM, GEBCO, WOA, etc.). Then, using the beam method, the propagation of ultrasonic waves in the presence of roughness of the seabed has been simulated. 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. 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. Because the amount of absorption of sound waves increases with increasing frequency.
Keywords: Indian ocean, Ultrasonic rays, topography, Acoustic pressure -
فن اوری های مرتبط با صوتیات زیرآب، به منظور ارتباطات زیرآب، تعیین موقعیت و کشف هدف های ناشناخته زیر دریا، عمق یابی، نقشه برداری بستر دریا، کشتیرانی، ناوبری و غیره مورد استفاده قرار می گیرند. برآورد کارایی و بازده تجهیزات امواج صوتی زیرآب مستلزم الگو سازی امواج صوتی زیرآب است. در این پژوهش، به منظور اجرای سناریوهای مختلف الگو سازی انتشار امواج صوتی در آب های خلیج عمان، از روش های مختلف حل معادلات امواج صوتی و به تبع آن از الگوهای صوتی متعدد استفاده شده است. در ادامه نتایج این سناریوها بررسی و مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهند که الگوسازی فشار امواج صوتی و تلفات انتقال حاصل شده از الگوهای امواج صوتی به عمق آب، مسایل مستقل با بسامد (پایین و بالا) و وابسته به برد (کوتاه یا بلند) مرتبط هستند.
کلید واژگان: خلیج عمان, امواج صوتی زیرآب, انتشار امواج صوتی, فشار صوتیTechnologies related to underwater acoustics are used for underwater communication, determining the location and discovering unknown targets under the sea, depth finding, seabed mapping, shipping, navigation, etc. Estimating the effectiveness and efficiency of underwater acoustic equipment requires underwater acoustic modeling. In this research, in order to implement different scenarios of acoustic wave propagation modeling in the waters of the Gulf of Oman, different methods of solving acoustic equations and, accordingly, several acoustic models have been used. In the following, the results of these scenarios are examined and compared. The results show that the acoustic pressure obtained from the acoustic models are related to water depth, independent issues with frequency (low and high) and dependent on range (short or long).
Keywords: Gulf of Oman, Underwater acoustic, Sound propagation, Acoustic pressure -
هدف از این پژوهش ارایه روشی برای بررسی اثر سایز نانوذرات فلزی طلا، نقره و مس بر خواص اپتیکی شیشه ها است. بدین ترتیب که نانوذرات کروی با کسر حجمی کمتر از 1/0 (به منظور چشم پوشی از برهم کنش بین آنها) در شیشه ها توزیع می شوند و با استفاده از روش تی- ماتریس ضریب دی الکتریک موثر آنها به صورت تابعی از اندازه (شعاع) نانوذرات و کسر حجمی آنها در طول موج های مختلفی به دست می آید و مشخص می گردد که ضریب دی الکتریک موثر محیط مرکب با افزایش شعاع نانوذرات به طور چشمگیری افزایش می یابد؛ به ویژه زمانی که کسر حجمی نانوذرات نیز زیادتر باشد. در طول موج 1020 نانومترنانوذرات مس درون شیشه چلکوجناید بیشترین ضریب دی الکتریک را دارند. در پایان نیز نمودارهای مربوط رسم می گردد.
کلید واژگان: نانوذرات فلزی, ضریب دی الکتریک موثر, تی-ماتریسinvestigate the effect of the size of metal nanoparticles of gold, silver and copper on the nonlinear optical properties of glass. In this way, spherical nanoparticles with a volume fraction less than 0.1 (in order to ignore the interaction between them) are distributed in the glass, and using the T-matrix method, their effective dielectric coefficient is determined as a function of size ( radius) of nanoparticles and their volume fraction are obtained at different wavelengths. At the end, the relevant diagrams are drawn
Keywords: Metal nanoparticles, effective dielectric coefficient, T-matrix -
در مقاله پیش رو یک سنسور هیدروفون در ابعاد میکرومتر با حساسیت بالا معرفی، طراحی و مدل سازی شده است. ساختار پیشنهادی با استفاده تکنولوژی مرسوم MEMS به طور کامل قابل پیاده سازی است. ساختار مکانیکی این سنسور از دو بازو در ابعاد میکرومتر بهره می گیرد که یک صفحه را معلق نگه می دارند. در طول هر یک از بازو ها با ایجاد ناخالصی بر روی سیلیکون ترانزیستور ماسفت جا سازی شده است که بر روی گیت آنها لایه بسیار نازک از ماده پیزوالکتریک PZT-5A قرار داده شده است. استرس ناشی از موج آکوستیکی برخوردی باعث ایجاد بارهای سطحی بر روی لبه لایه پیزوالکتریک شده و به گیت ترانزیستورمنتقل می شود. این بارها به صورت مستقیم باعث تغییر مقاومت کانال ترانزینسور شده و در نهایت تغییرات جریان الکتریک توسط مبدل الکترونیکی به تغییرات ولتاژ الکتریکی تبدیل می شود. طبق نتایج شبیه سازی به دست آمده حساسیت مبدل پیشنهادی dB 160- می باشد (در فرکانس های بسیار پایین تر از رزونانس).
کلید واژگان: سونار, هیدروفون, سنسور, سیستم های میکروالکترومکانیکیHydrophysics Journal, Volume:7 Issue: 2, 2023, PP 109 -117In this article new micro-scale hydrophone sensor has been introduced, designed and modeled. Proposed structure is absolutely feasible by current MEMS technology. Mechanical structure consists of two micro-scale arms which together hang a plat. In length of each arms embedded Mosfet transistor placed which on its’ gate plate very thin layer of piezoelectric material, PZT-5A, has been placed. Incident acoustic wave cause mechanical stress which induce surface charge on the interface of piezoelectric and gate layer. These charges will modulate transistor’s channel resistance and finally with employing electronic circuit electric current variation transfers to voltage variation. Simulation results indicated sensitivity of -160 dB in frequencies well below first resonance. In this article new micro-scale hydrophone sensor has been introduced, designed and modeled. Proposed structure is absolutely feasible by current MEMS technology. Mechanical structure consists of two micro-scale arms which together hang a plat. In length of each arms embedded Mosfet transistor placed which on its’ gate plate very thin layer of piezoelectric material, PZT-5A, has been placed. Incident acoustic wave cause mechanical stress which induce surface charge on the interface of piezoelectric and gate layer. These charges will modulate transistor’s channel resistance and finally with employing electronic circuit electric current variation transfers to voltage variation. Simulation results indicated sensitivity of -160 dB in frequencies well below first resonance.
Keywords: sonar, hydrophone, sensor, micro-electromechanical-systems -
در این مقاله بررسی کاملی درزمینه دروازه های منطقی بلور نوری صورت گرفته است. همچنین چندین دروازه در طول موج های فرابنفش و فروسرخ (محدوده مخابراتی 1500 نانومتر) طراحی و شبیه سازی شده است. در تمامی موارد شرایط مرزی جاذب کامل در نظر گرفته شده است.در ابتدا نحوه ساخت موجبر ارایه شده است که از این موجبر طراحی شده برای ساخت تقسیم کننده استفاده می شود. سپس با کمک این موجبر یک حلقه تشدیدگر طراحی می گردد. در این شبیه سازی سعی بر این شده است که زمان عملگر دروازه را کاهش یابد. که برای این منظور از تقسیم کننده ها به صورت ترکیب کننده سازنده امواج در مرکز دروازه استفاده کرده ایم. این دروازه ها پاسخ زمانی بسیار کوتاه در حدود 0.3فمتو ثانیه به پرتو نور ورودی می دهند. در محدوده مخابراتی از سیلیسیوم برای ساخت دروازه استفاده شده است. و همچنین در مرکز دروازه از تداخل سنج ماخ زندر به جای ترکیب کننده توان استفاده شده است که زمان پاسخ را افزایش می دهد؛ و در این محدوده پاشندگی ماده سیلیسیوم در نظر گرفته شده است. یکی دیگر از مزیت های این دروازه ها ورودی و خروجی در یک سمت می باشند که می توان در مدارات مجتمع از آن استفاده نمود. برای شبیه سازی دروازه و مشاهده و تجزیه وتحلیل نتایج از نرم افزار قدرتمند RSOFT استفاده شده است. همچنین محاسبات شکاف باند روش بسط موج تخت PWE با همین نرم افزار انجام گرفته است و در محاسبات طول موج خروجی دروازه از روش تفاضل متناهی حوزه زمان از FDTD استفاده شده است.
کلید واژگان: بلور فوتونی, بسط امواج تخت, تفاضل متناهی در حوزه زمان, دروازه های منطقیIn this paper, a complete study has been done in the field of optical crystal logic gates. Also, several gates have been designed and simulated in the ultraviolet and infrared wavelengths (wavelength range of 1500 nm). In all cases, the boundary conditions of the complete absorber are considered. First, the method of constructing a waveguide is presented, which is used to construct a divider. Then, with the help of this waveguide, an amplifier loop is designed. In this simulation, an attempt has been made to reduce the gate operator time. For this purpose, we have used dividers as a combination of wave generators in the center of the gate. These gates respond in a very short time, about 0.3 femtoseconds, to incoming light. In the telecommunication area, silicon has been used to build gates. Also, in the center of the gate, the Mach Zander interferometer is used instead of the power combiner, which increases the response time; In this range, the dispersion of silicon material is considered. Another advantage of these gates is the input and output on one side, which can be used in integrated circuits. Powerful RSOFT software has been used to simulate the gate and to observe and analyze the results. Also, the band gap calculations of the PWE flat wave expansion method have been performed with the same software, and in the gate output wavelength calculations, the time domain finite difference method of FDTD has been used.
Keywords: Photonic Crystal, expansion of plane waves, finite difference in time domain, logic gates -
در این مقاله با استفاده از ترانزیستور گیت معلق دندانه شانه ای، یک هیدروفن در فرکانس های پایین طراحی و شبیه سازی شده است. مکانیزم عملکرد این مبدل بر اساس تغییر خازن گیت-سورس در ترانزیستور ماسفت است که در آن گیت ترانزیستور با دو میله به صورت معلق بالای کانال ترانزیستور قرار گرفته است. در پاسخ به موج آکوستیکی ورودی، گیت ترانزیستور دچار خمش شده و به تغییر ظرفیت خازن گیت-سورس منجر می شود. درنتیجه موج آکوستیکی به تغییر جریان ترانزیستور منجر می شود. برخلاف تحقیقات پیشین که از گیت مستطیلی مسطح استفاده شده است، در اینجا از ساختار دندانه شانه ای استفاده شده است تا بتوان ظرفیت خازن گیت- سورس را افزایش داد. به این منظور در ابتدا ساختار و پارامترهای آن معرفی شده است. پس از تحلیل مدهای ارتعاشی ساختار، تاثیر پارامترهایی مانند فشار، استرس و ضخامت گیت روی حساسیت بررسی خواهد شد. درانتها نیز با تغییر جنس گیت با مواد مختلف، حساسیت هیدروفون محاسبه و حساسیت نهایی ساختار با منابع مرجع مقایسه شده است. در این مقاله محاسبات حساسیت و پهنای باند با بهره گیری از نرم افزارهای المان محدود انجام شده است. نتایج به دست آمده حاکی از افزایش حساسیت هیدروفن، در این ساختار تا حدود db -165 در فرکانس های پایین است. علاوه براین پاسخ فرکانسی ساختار پیشنهادی در بازه 11400-10 هرتز هموار است.کلید واژگان: آکوستیک, سنسور, هیدروفن, ترانزیستور گیت معلق, ماسفت, سیستم های میکروالکترومکانیکیIn this paper, a new hydrophone sensor in low frequency is designed and simulated. The transducer mechanism is based on variation of gate source capacitor in MOSFET transistor, while the transistor gate is suspended using two beams. In response to incoming acoustic wave, gate goes under deformation and causes variation of gate-source capacitor. As a result, acoustic wave alters the drain source current of the MOSFET transistor. In contrast to previous studies, instead of using uniform rectangular gate, the comb-drive gate is used so as to increase the gate-source capacitor. First, structures and parameters such as pressure, stress and thickness of the gate are carried out. Finally, for different materials the sensitivity is calculated and compared with previous studies. By employing the finite-element-method simulation software, sensitivity and bandwidth are calculated. Simulation results indicate high sensitivity around in low frequencies. The proposed hydrophone shows flat frequency response in rang of 10-11400 Hz.Keywords: Acoustic, sensor, hydrophone, Suspended gate, MOSFET Micro-Electro-Mechanical-Systems(MEMS)
-
در این مقاله یک هیدروفن با استفاده از ترانزیستور گیت معلق دندانه شانه ای در فرکانس های پایین طراحی و شبیه سازی شده است. مکانیزم عملکرد این مبدل بر اساس تغییر خازن گیت-سورس در ترانزیستور ماسفت است. گیت ترانزیستور توسط دو میله به صورت معلق بالای کانال ترانزیستور قرار گرفته است. در پاسخ به موج آکوستیکی ورودی، گیت ترانزیستور دچار خمش شده و منجر به تغییر ظرفیت خازن گیت-سورس می شود. در نتیجه موج آکوستیکی منجر به تغییر جریان ترانزیستور می شود. برخلاف تحقیقات پیشن که از گیت مستطیلی مسطح استفاده شده است، در این جا از ساختار دندانه شانه ای استفاده شده تا بتوان ظرفیت خازن گیت-سورس را افزایش داد. در این مقاله، ابتدای امر، به معرفی ساختار و پارامترهای آن پرداخته می شود. پس از تحلیل مدهای ساختار، تاثیر پارامترهایی نظیر فشار، استرس و ضخامت گیت بر روی حساسیت بررسی خواهد شد. در آخر حساسیت ساختار با تغییر جنس گیت با مواد مختلف نشان داده می شود و حساسیت نهایی ساختار با منابع مرجع مقایسه می گردد. با بهره گیری از نرم افزار های المان محدود، حساسیت و پهنای باند محاسبه شده است. نتایج بدست آمده حاکی از افزایش حساسیت هیدروفن، در این ساختار، تا حدود (ref: 1V/1µPa) db 165- در فرکانس های پایین می باشد. علاوه براین، پاسخ فرکانسی ساختار پیشنهادی در بازه Hz 11400-10 هموار می باشد.کلید واژگان: هیدروفن, سنسور, دندانه شانه ای, گیت معلق, آکوستیک, سیستم های میکروالکترومکانیک, ماسفتIn this paper a new hydrophone sensor in low frequency has been designed and simulated. Transducer mechanism is based on variation of gate source capacitor in MOSFET transistor. Gate of transistor is suspended using two beams. In response to incoming acoustic wave, gate will go under deformation and cause variation of gate-source capacitor. As a result, acoustic wave will alter drain source current of MOSFET transistor. In contrast to privies studies, instead of using uniform rectangular gate, comb-drive gate is proposed so as to increase the gate-source capacitor. At beginning, structure and parameters such as pressure, stress and thickness of gate carried out. Finally, for different material the sensitivity is calculated and compared with previous studies. By employing finite-element-method simulation software sensitivity and bandwidth has been calculated. Simulation results indicate high sensitivity around -165dB (ref: 1V/1µPa) in low frequencies. Proposed hydrophone shows flat frequency response in rang of 10-11400 Hz.Keywords: hydrophone, sensor, comb-drive, Suspended gate, Acoustic, Micro-Electro-Mechanical-Systems(MEMS), MOSFET
-
در این مقاله با استفاده از محاسبات اصول اولیه، مبتنی بر نظریه ی اختلالی تابعی چگالی، سهم هر یک از اتم های Sr و Hf در خواص پیزوالکتریکی 3SrHfO در ساختار چهارکنجی با گروه فضایی mm4P و در حالت پایه مورد بررسی قرار گرفت. ثابت های شبکه، بارهای موثر بورن، ثابت پیزوالکتریک و سهم اتم های Sr و Hf در مقدار قطبش و ثابت پیزوالکتریک کل محاسبه شدند. نتایج نشان می دهد که این ترکیب در ساختار مورد نظر خاصیت پیزوالکتریسیته دارد و قطبش و پیزوالکتریسیته این ترکیب عمدتا از اتم Hf ناشی می شود. اثر تغییر ثابت شبکه c بر قطبش و ثابت پیزوالکتریک نیز بررسی شد. مشخص شد که با افزایش پارامتر شبکه c، قطبش و ثابت پیزوالکتریک افزایش می یابد و سهم ناشی از اتم Sr در ثایت پیزوالکتریک به ازای Å 5/4c= به 50 درصد مقدار کل می رسد. این تغییرات به پیوند کووالانسی قابل ملاحظه میان اتم های Sr و O نسبت داده می-شود.کلید واژگان: پیزوالکتریسیته, بار موثر بورن, نظریه ی اختلالی تابعی چگالی, ثابت پیزوالکتریک, پیزوالکتریک بدون سربIn this paper, the contribution of Sr and Hf atoms in piezoelectric properties of tetragonal SrHfO3 with P4mm space group, were investigated by using first principle calculations based on density functional perturbation theory. Lattice constants, Born effective charges, piezoelectric constant and Sr and Hf contributions in total polarization and piezoelectric coefficient were calculated. Our results show that tetragonal SrHfO3 has piezoelectric property and its polarization and piezoelectricity mainly come from Hf atoms. The effect of lattice constant changes on polarization and piezoelectric constant were also studied. It was found that polarization and piezoelectric constant enhance by increasing lattice parameter and at c=4.5 Å, Sr atom contributes 50% of the total piezoelectric constant. This behavior assigns to significant covalent bonding between Sr and surrounding O atoms.Keywords: piezoelectricity, Born effective charge, Density functional perturbation theory, piezoelectric constant, lead free piezoelectric
-
در این مقاله به بررسی تولید امواج صوتی حاصل از تابش یک پالس لیزری بر یک ورق فلزی پرداخته ایم. به این منظور پس از مرور فرایندهای شناخته شده و معرفی معادله حاکم بر لیزر آکوستیک، نمایه پالس یک لیزر NdYAG را به عنوان منبع اپتوآکوستیکی با تابش مستقیم پرتو لیزر به یک سلول فوتورزیست و اندازه گیری کرده و در معادله حاکم بر پدیده بر لیزر آکوستیک جایگذاری کردیم. درنهایت جواب حاصل از حل معادله ها به روش عددی و اندازه گیری مستقیم امواج صوتی ایجادشده را مقایسه کردیم. نتایج نشانگر آن است که بین پهنای پالس صوت ایجادشده و پهنای پالس لیزر رابطه مستقیم وجود دارد. همچنین بین ضخامت بلوک تبدیل و پهنای موج صوتی حاصل رابطه عکس وجود دارد. مقایسه نتایج شبیه سازی و اندازه گیری های تجربی با استفاده از میکروفون لیزری با آشکارساز فوتودیود و طیف اندازه گیری شده با طیف نگار صوتی، همخوانی مناسبی را نمایش می دهند. همچنین قاعده کلی شباهت نمایه پالس صوتی ایجادشده با پالس لیزر مولد صوت در این آزمایش مشاهده شد.کلید واژگان: لیزر, آکوستیک, لیزرآکوستیکHydrophysics Journal, Volume:5 Issue: 1, 2019, PP 125 -132In this paper sound generation by laser pulse irradiated on a solid block is investigated. After an introduction to known mechanisms and main equation of laser acoustics, the laser pulse profile of NdYAG laser by straight radiation on a photo-resistor was recorded and the profile was substituted as an optoacoustic source in related equation of sound evolution. Finally the solution of numerically solved equation and measured generated sound were compared. Results show that there exists direct relationship between generated sound pulse width and laser pulse width. Furthermore there exists reverse relationship between generated sound pulse width and solid block thickness. In addition, results of simulation and experimental data measured by laser microphone with photo-resistor detector are compared by obtained sound spectrum from Spectrogram which confirm previous theoretical and experimental data. Finally general rule of the similarity of sound pulse profile and sound generator laser pulse profile are observed in this experiment.Keywords: Laser, Acoustic, Laser Acoustic
-
مواد متخلخل دارای مشخصات میرایی صوتی خوب در یک گستره بسامدی وسیع هستند. بسیاری از خلل کوچک- مقیاس موجود در مواد پوششی (اندودی) قادر به تبدیل اندودهای- زیرآب به سطح زبر در قبال امواج صدا هستند. خاصیت اصلی جاذب های متخلخل، مقاومتی است که در مقابل موج صدای فرودی دارند که منجر به اثر میرایی می شود. از یک دیدگاه فیزیکی، میرایی در نتیجه اصطکاک بین ملکول های سیال درون حفره و ساختمان جاذب رخ می دهد. در این پژوهش، مشخصه های صوتی جاذب های متخلخل با درصدهای تخلخل متفاوت با استفاده از الگوهای مختلف ریاضی مورد ارزیابی قرار گرفته اند. این الگوها یک یا چند پارامتر از مواد را برای محاسبه مشخصه های صوتی استفاده می کنند. در همه این الگوها، مواد به عنوان سیال معادل در نظر گرفته شده اند و مشخصه های ارتجاعی در محاسبات وارد نشده اند.کلید واژگان: جذب صدا, جاذب متخلخل, تخلخل, مشخصه صوتیPorous materials have good acoustic damping characteristics over a wide frequency range. As for sound waves, many small-scale pores in the coating materials can convert underwater-coating to rough surfaces. The main property of porous absorbents is their resistance against incident sound wave that leads to damping effect. From a physical point of view, damping occurs due to friction between fluid molecules inside the cavity and absorbent structure. In this study, the acoustic properties of porous absorbents with different porosity levels have been evaluated using different mathematical models. These models use one or more parameters of materials for calculating acoustic characteristics. In all of these models, materials are considered as equivalent fluid and reactionary characteristics have not been into account.Keywords: Sound absorption, Porous absorbent, Porosity, Acoustic characteristic
-
در این مقاله ساختاری نوین برای طراحی و ساخت هیدروفن های حساس باندپهن فرکانس پایین ارائه شده است. ساختار پیشنهادی از یک ترانزیستور با گیت معلق تشکیل شده است. با برخورد امواج آکوستیکی به گیت معلقی که روی یک ترانزیستور اثر میدانی قرار دارد، فاصله بین گیت و کانال ترانزیستور و به تبع آن ظرفیت خازنی معادل بین گیت و کانال ترانزیستور تغییر می کند که این امر به تغییر در جریان و ولتاژ خروجی ترانزیستور می انجامد. در اینجا از تغییر فاصله بین گیت و کانال ترانزیستورکه به تغییر جریان درین-سورس منجر می شود، برای آشکارسازی امواج آکوستیکی استفاده می شود. به منظوریافتن حساسیت ساختار پیشنهادی، در ابتدا میزان جابه جایی بیم معلق ترانزیستور به روش المان محدود موردبررسی قرار می گیرد. حساسیت به دست آمده برای ساختار پیشنهادی در محدوده فرکانس پایین (فرکانس های زیر ده هزار هرتز که پایین تر از اولین فرکانس رزونانس است db170-) است که در مقایسه با مبدل های سنتی افزایش نسبتا مناسبی را نشان می دهد. بازه فرکانسی به دست آمده برای این هیدروفن ها از فرکانس های بسیار پایین تا 13/5کیلوهرتز بوده و برخلاف مبدل های پیزوالکتریک سنتی، این مبدل نیازی به تقویت کننده بار در نزدیکی المان پیزوسرامیک ندارد. علاوه براین، ابعاد ساختار پیشنهادی در مقایسه با ساختارهای متداول کوچک تر است.
کلید واژگان: آکوستیک, هیدروفن, سیستم های میکرو الکترومکانیکی, سنسور, گیت معلق, ماسفتIn the present article a novel structure is proposed to design and fabricate a high sensitivity wide bandwidth hydrophone. A MOSFET transistor with suspended gate has been used. Directed incident acoustic waves will cause deflection on suspended gate, which will turn into changes in gate-source capacitance and as a result leads to drain-source current variation. Here, acoustic waves will be detected by analysis of drain-source current obtained from changes in distance of gate and channel. In order to calculate sensitivity of proposed hydrophone, first by using finite element method displacement of gate as a response to acoustic wave is determined, then the current variation is determined in another simulation. Results indicate that sensitivity of -170db in low frequency which are in competition to other traditional works improved considerably. One noticeable point regarding this work is that higher sensitivity did not come at the cost of scarification of bandwidth, which was the case in many other works. Usable frequency of proposed hydrophone is from very low frequency up to 13.5 kHz and in contrast to piezoelectric based hydrophone there is no need for charge amplifier in vicinity of hydrophone. In addition, the dimensions of the proposed structure are smaller than conventional structures.
Keywords: Acoustic, hydrophone, Micro-Electro-Mechanical-Systems(MEMS), sensor, Suspended gate, MOSFET -
آشکارسازی به وسیله نقشه ناهنجاری های مغناطیسی در دریا، یکی از روش های آشکارسازی و کنترل غیرفعال تجهیزات سطحی و زیرسطحی ازجمله زیردریایی هاست. با توجه به این که امروزه زیردریایی ها ازلحاظ صوتی بسیار ساکت ساخته می شوند، شناسایی و تشخیص آن ها در دریا به وسیله آشکارسازهای آکوستیکی مشکل و حتی ناممکن است. به همین علت استفاده از روش آشکارسازی ناهنجاری های مغناطیسی ضروری به نظر می رسد. با استفاده از این روش، اختلال موجود در میدان مغناطیسی زمین که به وسیله جسم فرومغناطیس ایجاد شده آشکار و به کمک پردازش های رایانه ای، نقشه مغناطیسی منطقه تهیه می شود. در این پژوهش با پردازش و تحلیل داده های مغناطیس سنجی، نقشه ناهنجاری مغناطیسی در ناحیه خلیج فارس و نزدیک ساحل گناوه؛ پس از تصحیحات لازم تهیه شده است. ناهنجاری های مغناطیسی، نخست با استفاده از فیلتر مشتق قائم مرتبه اول، به منظور برجسته سازی ناهنجاری های سطحی مورد استفاده قرار گرفته است. در ادامه نقشه ها با روش واهم آمیخت اویلر که با هدف مکان یابی و تعیین عمق ناهنجاری ها به کار می رود، پردازش شده است. هر دو روش وجود ناهنجاری های سطحی با عمق کم در راستای شمالی جنوبی در پایین و میانه منطقه موردبررسی را نشان می دهند.کلید واژگان: خلیج فارس, روش واهم آمیخت اویلر, فرومغناطیس, ناهنجاری های مغناطیسیDetecting by the means of the marine magnetic anomaly maps is one of the detection and passive controlling methods for the surface and subsurface equipments including the submarines. Considering the point that nowadays, that submarines are made very silent in an acoustic view, detection and recognition of them by using acoustic detector in the sea has become hard and almost impossible. Thus, using magnetic anomaly methods seems to be necessary. By using this method, the fluctuation in the earth's magnetic field due to a ferromagnetic object is detected and by the help of computer processing, the magnetic map of the area is prepared. In this study, by processing and analyzing magnetometric data, a magnetic anomaly map was created in the region of the Persian Gulf near the Genaveh coast, after necessary corrections. Magnetic anomalies were first used to highlight superficial anomaly using the first-order derivative filter. The maps are further processed using Euler de-convolution method to determine the depth of anomalies. Both methods show surface abnormalities with low depth in the north and south in the lower and middle regions of the study area.Keywords: Euler de-convolution method, ferromagnetic, magnetic anomaly, Persian Gulf
-
این مقاله از محاسبات اصول اولیه در چارچوب نظریه تابعی چگالی و نظریه اختلالی تابعی چگالی، برای بررسی خواص الاستیکی و پیزوالکتریکی حالت پایه ترکیب فرضیSrHfO3 درساختار چهارکنجی با گروه فضایی P4mmاستفاده شد. برای پی بردن به ماهیت فروالکتریکی ماده در مقیاس اتمی، قطبش و تانسور بارهای موثر بورن محاسبه شدند. نتایج نشان می دهد که بار موثر بورن اتم های Hf و O بسیار بزرگ تر از مقادیر معمولی یونی است که نشان دهنده پیوند قوی میان اتم های O و Hf است. محاسبه انرژی تشکیل نشان داد که این ترکیب در صورت شکل گیری، به عناصر سازنده تجزیه نمی شود. مقادیر غیرصفر و قابل توجه تانسور پیزوالکتریک نشان دهنده وجود پیزوالکتریسیته در این ترکیب است. اثر تنش تک محور در امتداد محور c بلورشناسی بر روی قطبش، بارهای موثر بورن و ضرایب تنش و کرنش پیزوالکتریک این ترکیب نیز بررسی شد. مقدار قطبش با افزایش تنش تک محور از مقادیر منفی به مقادیر مثبت افزایش می یابد. این تغییرات نشان می دهند که تنش کششی، فروالکتریسیته ترکیب را افزایش می دهد، در حالی که تنش فشاری می تواند منجر به حذف فروالکتریسیته ترکیب شود. بررسی وابستگی ضرایب تنش و کرنش پیزوالکتریک به تنش تک محور نشان می دهد که با استفاده از تنش می توان کیفیت پیزوالکتریسیته ترکیب را بهبود بخشید. این نتایج می تواند در حوزه مواد جدید پیزوالکتریک بدون سرب حائز اهمیت باشد.کلید واژگان: خواص الاستیکی, خواص پیزوالکتریکی, فروالکتریک, مواد پیزوالکتریک بدون سرب, نظریه اختلالی تابعی چگالیThe basic principles of calculations in the framework of density functional theory and density functional perturbation theory were used to investigate the elastic and piezoelectric properties of hypothetical SrHfO3 compound in tetragonal structure with P4mm space group. Polarization and Born effective charges tensor were calculated to investigate the nature of ferro-electricity of this system in an atomic scale. Our results show that Born effective charges of both Hf and O atoms are much larger than their anticipated nominal charges which show a strong bonding between Hf and O atoms. Formation energy calculation revealed that the compound will be stable, if it is synthesized and would not decompose to its ingredients. Non-vanishing and significant calculated piezoelectric constants imply system piezoelectricity. The effect of uniaxial stress along the c-axis on polarization, Born effective charges and piezoelectric stress and strain coefficients were also investigated. We found that the polarization increases as the uniaxial stress goes from negative to positive. These changes suggest that the uniaxial tensile stress could raise the ferro-electricity, while the uniaxial compressive stress would cancel it. We also found that the piezoelectricity of this system could be improved by applying stress. These results could be significant in the field of lead free piezoelectric materials.Keywords: elastic properties, piezoelectric properties, density functional perturbation theory, lead free piezoelectric materials, ferroelectric
-
هدف این مقاله محاسبه ضریب بازتاب و پراکندگی امواج تخت صوتی تابیده شده به یک کاشی جاذب صوت می باشد. شبیه سازی های این مقاله با استفاده از نرم افزار کامسول انجام شده و نتایج به دست آمده برحسب فرکانس موج فرودی گزارش شده است. لازم به ذکر است که کاشی جاذب صوت شامل یک آرایه از مخروط های تنگ پکیده است که روی یک صفحه تخت قرار دارند. به علاوه، جنس کاشی جاذب صوت لاستیک بوتیل آلاییده شده با فلزات مختلف می باشد. از مقایسه نتایج به دست آمده در این مقاله با موارد تحلیلی یا آزمایشگاهی گزارش شده، به این نتیجه می رسیم که شبیه سازی های انجام شده از دقت قابل قبولی برخورداراست. همچنین مشاهده می شود، که کاشی ساخته شده از لاستیک بوتیل آلاییده شده با فلز آلومینیوم نسبت به سایر نمونه ها ضریب پراکندگی و ضریب بازتاب بالاتری دارد؛ بنابراین بهتر است برای کاهش شدت صوت در آزمایشگاه های صوتی از این نمونه استفاده شود.کلید واژگان: ضریب پراکندگی, ضریب بازتاب, کاشی جاذب صوت, لاستیک بوتیلThe main goal of this paper is to calculate the reflectivity index and scattering index of incident acoustic plate waves from a sound absorbent tile. The simulations are performed using Comsol software and obtained results are plotted as a function of the frequency of incident wave. It should be noted that the acoustic absorbent tile consists of an array of close-packed cones which are placed on a simple plate. Additionally, the acoustic absorbent tile is made of metal loaded butyl rubber. The butyl rubber is loaded with aluminum and lead. By comparing obtained results with analytical and experimental reported results one can deduce that performed simulations with Comsol software are as reliable as expected. Moreover, it is shown that the absolute values of the scattering index and reflectivity index of tile which is made of aluminum loaded butyl rubber are larger and hence this tile should be applied in experimental fabrication.Keywords: Scattering index, Reflectivity index, Sound absorbent tile, Butyl rubber
-
نوعی از مواد مرکب وجود دارند که از ترکیب نانوذرات فلزات نجیب، مانند طلا، نقره، مس، با یک ماده دی الکتریک، مانند سیلیکا، تشکیل شده اند که این ترکیبات خواص منحصر به فردی دارند و کاندیدای مناسبی برای سیستم های اپتیکی می باشند. در این مقاله با استفاده از روش نظریه گذردهی نوسانات قوی، ضریب گذردهی موثر و ضریب پذیرفتاری موثر برای ترکیب شیشه با ذرات نانوی فلزی محاسبه می گردد، که در آن ذرات نانو کروی شکل می باشند. ضریب گذردهی موثر و ضریب پذیرفتاری موثر برای نمونه مواد کامپوزیت همگن شده محاسبه می شود و نتایج به دست آمده با نتایج آزمایش و مدل های دیگر مقایسه می گردد و ملاحظه می شود که داده های به دست آمده برای تخمین مرتبه صفرم تطابق مناسب با نتایج آزمایش ندارد ولیکن با داشتن فاصله برهم کنشی مناسب برای تخمین مرتبه دوم و سوم در روش گذردهی نوسانات قوی به ویژه در تخمین مرتبه دوم می توان به تطابق مناسب رسید. با توجه به تطابق بسیار مناسب روش گذردهی نوسانات قوی با نتایج آزمایش نسبت به مدل های دیگر می توان نتیجه گرفت که روش گذردهی نوسانات قوی برای محاسبه ضرایب اپتیک خطی و غیر خطی محیط های مرکب مدل بهتری نسبت به مدل های دیگر است.
کلید واژگان: نانو کامپوزیت, ضریب پذیرفتاری موثر, نظریه نوسانات قوی, محیط مرکبThere is a kind of composite materials made up of noble metal nanoparticles (such as gold، silver، copper) and a dielectric material (such as silica) with unique properties. In this paper، using Strong Permittivity Fluctuation Theory (SPFT) method، the coefficient of effective permittivity and the effective susceptibility coefficient are calculated for combining glass with metal nanoparticles، assuming that the nanoparticles are spherical. Coefficient of effective permittivity and the effective susceptibility index are estimated for the sample of homogeneous composite materials. And the results of this study are compared with experimental results and other models. It is observed that the data obtained for the zero-order estimate do not match the experimental results. By appropriate correlation length for the second- and third-order، specially for the second-order estimate of SPFT method، conformity between results can be established. Therefore، it can be concluded that SPFT method is betler than other models for calculating and improving the properties of the non-linear model.Keywords: nano composite, effective susceptibility coefficient, strong permittivity fluctuation -
تئوری باز آوایش در دریادر دریا و مرزهای آن انواع ذارات غیرهمگن وجود دارد که ابعاد این ذرات در فاصله بسیار کوچک تا بسیار بزرگ گسترده است. این ذرات غیرهمگن قسمتی از انرژی آکوستیکی برخوردی را دوباره بازتابش می کنند. این تابش دوباره موج پراکندگی نامیده می شود و مجموع کل پراکندگی از پراکننده ها بازآوایش نامیده می شود.
برای طراحی سونارهای فعال باید تراز بازآوایش در شرایطی که سونار مورد استفاده قرار می گیرد تخمین زده شود.
کلید واژگان: بازآوایش, قدرت پراکندگی, بازآوایش حجمی, بازآوایش سطحی
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.