طراحی و ساخت سامانه تصویربرداری صوتی از تاسیسات زیرزمینی

از تاسیسات مخفی زیرزمینی برای کاربرد های مختلف استفاده می شود. در نتیجه وجود سامانه های تصویربردار که اقدام به کشف این تاسیسات کند یکی از نیازمندی ها می باشد. در این مقاله تصویربرداری به وسیله انتشار امواج مکانیکی در خاک بررسی می شود. می توان غالب تاسیسات زیرزمینی را محفظه های هوا فرض کرد که در میانه خاک قرار گرفته اند. هوا و خاک تفاوت فاحشی در میزان مقاومت صوتی دارند، بنابراین تاسیسات زیرزمینی می توانند سیگنال بازتابی بزرگی را تولید کند چرا که دامنه سیگنال بازتابی به تفاوت مقاومت دو ماده وابسته است. سامانه های لرزه نگاری و تست غیرمخرب بتن نیز از فرایند انتشار امواج مکانیکی در ماده بهره می گیرند، هرچند سامانه های لرزه نگاری، عملکرد موفقی برای کشف داشته اند اما نیاز به چند ده متر فضا برای چیدمان تجهیزات و پیچیدگی حمل و نقل از مشکلات آنها است. آنها برای فضای شهری نامناسب هستند چرا که ذاتا برای تشخیص منابع آب در عمق چند صد متری خاک طراحی و ساخته شده اند. از طرفی تجهیزاتی مانند سامانه آزمون غیرمخرب بتن، هر چند دارای ابعاد کوچکی هستند، اما عمق نفوذ پایینی و برای این موضوع عملا کاربردی ندارند. سامانه های لرزه نگاری و تست غیرمخرب بتن به ترتیب در محدوده فرو صوت و فراصوت عمل می کنند، در این طرح تحقیقاتی، فرکانس کاری مابین دو سامانه نامبرده انتخاب می شود، با این ایده می توان به تجهیزاتی با ابعاد کوچک تر از سامانه لرزه نگاری رسید، درحالی که عمق تصویربرداری بهتر از سامانه های تست غیرمخرب است. این تحقیق در مطالعه موردی خود توانسته از فضای خالی احداث شده در زیرزمین (به صورت استوانه ای با قطر 1 متر و در عمق 4 متری سطح زمین) تصویربرداری کند. دقت مکان یابی وابسته به دانستن سرعت انتشار صوت در ماده است. از آنجا که روابط دقیقی برای سرعت انتشار صوت در هوا وجود دارد قطر استوانه با دقت حدود 4 درصد تخمین زده شد ولی به دلیل ابهام در میزان سرعت انتشار صوت در خاک (عدم امکان اندازه گیری در این طرح تحقیقاتی) از اعداد موجود در مراجع مختلف استفاده شد که دقت 4 الی 20 درصد را نتیجه می دهد.