فهرست مطالب

مجله انجمن مهندسی صوتیات ایران
سال دهم شماره 2 (پاییز و زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/04/01
  • تعداد عناوین: 8
|
  • سید ولی الحق مشفق، رضا افضل زاده* صفحات 1-10

    یکی از روش های معمول تولید لایه های دو- بعدی استفاده از روش پوسته سازی در فاز مایع به روش فیزیکی استفاده از پروب فراآوایی است. در این پژوهش، برای به دست آوردن شرایط بهینه تولید پوسته های دو- بعدی گرافنی از پودر گرافیت به روش پوسته سازی در فاز مایع تحت تابش امواج فراآوایی، شبیه سازی توزیع فشار فراآوایی درون محلول و محاسبه اختلاف فشار با استفاده از نرم افزار کامسول استفاده شد. این شبیه سازی برای پروب فراآوایی با بسامد کاری 22 کیلوهرتز و قطر 14 میلی متر و 20 کیلوهرتز برای پروب هایی با قطر 22 و 40 میلی متر صورت گرفت تا اختلاف فشار صوتی درون محلول محاسبه گردد. سپس پروبی که بیش ترین اختلاف فشار را نشان می دهد در کار تجربی برای بررسی اثرات حجم و غلطت محلول گرافیت تحت تابش فراآوایی در تولید مقدار و ضخامت لایه های گرافنی، مورد مطالعه قرار گرفت. همان طور که از نتایج شبیه سازی انتظار می رفت، نتایج تجربی نشان دادند که که با افزایش اختلاف فشار صوتی درون محلول، میزان تولید گرافن افزایش می یابد. نتایج به دست آمده با دستگاه های تجزیه و تحلیل طیف سنجی فرابنفش- مریی، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی، میکروسکوپ الکترونی تراگسیلی و طیف رامان نشان می دهند که با پروب های 14 و 22 میلی متری تراکم پوسته های گرافنی کم تر و خردشدگی مشاهده می شود در حالی که با پروبی به قطر 40 میلی متر تولید کم لایه و دولایه گرافن در ابعاد بزرگ تر امکان پذیر است. هم چنین حجم محلول و غلطت گرافیت موجود در محلول بر تولید میزان و تعداد لایه های گرافنی نقش به سزایی دارند.

    کلیدواژگان: دولایه های گرافن، قطر پروب فراآوایی، شبیه سازی، طیف رامان، نرم افزار کامسول
  • محمد عسگری*، نرگس اکبری، مهران آقاگلزاده، محمدصادق محرابی کیا صفحات 11-20

    در این تحقیق الگوی شبکه عصبی تاخیر زمانی و بردار- x به منظور مقاوم سازی در برابر نوفه و صافی کردن (فیلترینگ) بسامدی ناشی از ارتباط تلفنی ارایه گردیده است. از ضرایب کپسترال بسامد مل به عنوان ویژگی صوتی مرتبط با گوینده به عنوان ورودی این الگو استفاده شده است. خروجی شبکه عصبی این الگو به صورت یک بردار-  xدر نظر گرفته شده است تا بتواند در مرحله تصمیم گیری از آن استفاده شود. در مرحله تصمیم گیری از تحلیل تفکیک خطی احتمالاتی به منظور امتیازدهی و مقایسه استفاده شده است. به منظور افزایش دقت و کاهش نرخ خطای برابر، داده های آموزشی ترکیبی از دادگان نسبتا تمیز وکس سلب 1، 2 و دادگان تلفنی کال هوم و هم چنین دادگان نوفه ای و تلفنی به دست آمده از روش داده افزایی هستند. نتایج حاصل از به کارگیری این شیوه برای نرخ خطای برابر در حالت تمیز 3/09 درصد است که نسبت به الگو های پایه در بدترین حالت در حدود 0/15 درصد (3/24 درصد در کارهای پیشین به دست آمده است) و در بهترین حالت 6/93 درصد (10/2 درصد در کارهای پیشین به دست آمده است) بهبود یافته است. در زمانی که آموزش با دادگان وکس سلب 1، 2 و دادگان کال هوم به عنوان تطبیق استفاده شده است، نرخ خطای برابر معادل 4/95 درصد به دست آمده است. در بدترین حالت زمانی که فقط دادگان وکس سلب1 به تلفنی تبدیل شده، نرخ خطای برابر معادل با 14/34 درصد شده است.

    کلیدواژگان: تایید هویت گوینده، شبکه عصبی تاخیر زمانی، بردار- x، ضرایب کپسترال بسامد مل، احتمال تحلیل تفکیک خطی
  • محمدرضا خلیل آبادی، حسین شاهمیرزایی، سعید دانش مهر* صفحات 21-34

    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.

    کلیدواژگان: خلیج عمان، امواج صوتی زیرآب، انتشار امواج صوتی، فشار صوتی
  • علی اصغر آب نیکی، حسن صیادی*، محمدسعید سیف صفحات 35-48

    سامانه های سونار از جهات مختلفی از جمله کاربردهای نظامی، کشتیرانی، ماهی گیری و غیره دارای اهمیت ویژه هستند. از این رو طبقه بندی داده های سونار همواره مورد توجه متخصصان این حوزه می باشد. در این مقاله از دو روش آماده سازی داده استفاده شد. در روش اول از کل ویژگی های استخراج شده از داده ها و در روش پیشنهادی از بازه زمانی مورد استفاده برای استخراج ویژگی به صورت ده تایی میانگین گیری شد. ساختارهای مختلف شبکه عصبی مصنوعی و تلفیق شبکه عصبی با الگوریتم ازدحام ذرات (پی اس او) برای دستیابی به بالاترین عملکرد در دسته بندی امواج صوتی منتشره شناورها براساس طول شناور مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان دادند در حالت استفاده از ویژگی های استخراج شده به صورت خام در استفاده از شبکه عصبی مصنوعی، ساختار 2-2-2 در لایه پنهان دارای بالاترین عملکرد برای شرایط آموزش و آزمون برابر با 98/61 و 90 درصد بود. با استفاده از شبکه عصبی تلفیقی دقت طبقه بندی افزایش یافته و در شرایط آزمون به میزان 94/44 درصد رسید. در استفاده از روش پیشنهادی برای آماده سازی داده های استخراج شده، ساختار ساده یک لایه با شش نرون در لایه پنهان بالاترین میزان عملکرد در طبقه بندی ویژگی های استخراج شده به میزان 100 درصد برای آموزش و آزمون را ارایه داد.

    کلیدواژگان: سونار، دسته بندی شناور، شبکه عصبی، الگوریتم ازدحام ذرات
  • جعفر خلیل پور*، سید علی حسینی مرادی، اسماعیل زارع زاده صفحات 49-62

    در گذشته حسگرهای به کار گرفته شده جهت تشخیص امواج صوتی تنها شامل روش های الکتریکی و مغناطیسی بوده اند. اما در حال حاضر برای طراحی حسگر آن ها فن اوری های پیشرفته تر مانند حسگرهای ریزبرقی مکانیکی و الیاف نوری نیز مورد مطالعه قرارگرفته اند. هدف این مقاله معرفی حسگر نوینی بر پایه فن اوری الیاف نوری قابل استفاده در سونار است. از بین گونه های متنوعی که در ساخت حسگرهای الیاف نوری وجود دارد، تداخل سنج های فازی به خصوص فابری-پرو بیش ترین حساسیت را از خود نشان می دهند. هر چند علامت خروجی آن ها به دلیل تداخلی و غیرخطی بودن نیازمند پردازش علامت پیشرفته هست. در این مقاله طراحی و ساخت حسگر فابری-پرو تلفیق شده با ساختار دیافراگمی جهت تنظیم پاسخ بسامدی روی بسامد موج صوتی ساطع شونده از شیء مورد ردیابی پرداخته شده است. هم چنین جهت پردازش علامت خروجی از این حسگر برنامه ای رقومی بر مبنای روش اف ام سی دابلیو توسعه داده شده است؛ که می تواند به صورت آنی اطلاعات را از حسگر دریافت و پردازش کند. حسگر طراحی و ساخته شده، پس از مشخصه یابی دارای حساسیت قابل توجه 6/25 میکرو ولت بر پاسکال هست و هم چنین داده برداری با برنامه توسعه یافته شده برای پردازش علامت آن در بسامد کاری خود اس ان آر معادل 56 نشان داده است.

    کلیدواژگان: رادار، سونار، لیدار، حسگر ریزبرقی مکانیکی، حسگر الیاف نوری، فابری-پرو، اف ام سی دابلیو
  • حمدالله صالحی*، محمد عین حصاری صفحات 63-69

    در این مقاله مدهای فونونی و چگالی ابرالکترونی ترکیب تیتانیوم ایندیوم کربید محاسبه شده است. محاسبات در چارچوب نظریه تابعی چگالی براساس موج تخت و با روش شبه پتانسیل توسط بسته نرم افزاری کوانتوم اسپرسو انجام گردیده است. تعداد مدهای فونونی به دلیل تقارن بلور از 24 به 16 مد کاهش یافته اند. هم چنین نمودار چگالی ابرالکترونی بیانگر یک پیوند قوی بین اتم های کربن و تیتانیوم و یک پیوند ضعیف تر بین اتم های تیتانیوم و ایندیوم است. نتایج به دست آمده سازگاری خوبی با دیگر محاسبات دارند.

    کلیدواژگان: تیتانیوم ایندیوم کربید، نظریه تابعی چگالی، شبه پتانسیل، کوانتوم اسپرسو، مد فونونی
  • کیمیا رستگاری، منیژه مختاری دیزجی*، محمدحسین حریرچیان، حسن هاشمی، نیلوفر ایوبی، هژیر صابری صفحات 70-76

    تغییرات فشار ورید جاگولار داخلی، به عنوان یکی از وریدهای مرکزی، نشان دهنده ی تغییرات همودینامیک در سمت راست قلب است. التهاب ناشی از بیماری ام اس موجب تخریب لایه ی اندوتلیال عروق می شود، هدف از مطالعه، استخراج فشار ورید جاگولار داخلی از تغییرات قطر دیواره ی ورید است. 42 مورد ورید جاگولار داخلی مبتلا به بیماری ام اس عودکننده- بهبودیابنده (21 فرد) و گروه سالم (21 فرد)، مورد مطالعه قرار گرفتند. تصاویر متوالی فراصدایی مد بی با کمینه 30 قاب (فریم) در ثانیه، از ورید جاگولار ثبت و ذخیره شدند. بیش ترین و کم ترین قطر ورید جاگولار داخلی، از تصاویر فراصدایی با استفاده از الگوریتم بیشینه گرادیان استخراج شدند. با استفاده از رابطه ی فشار- قطر، فشار ورید جاگولار داخلی استخراج شد. میانگین بیشینه و کمینه فشار ورید جاگولار در دو گروه بیماران مبتلا به ام اس به ترتیب 1/62± 5/64 و 1/67± 5/05 سانتی مترآب و در گروه سالم به ترتیب 1/12± 4/08 و 1/06± 3/58 سانتی مترآب، برآورد شد (عددی کم تر از 0/05). نتیجه گیری می شود با استفاده از پردازش تصاویر متوالی فراصدایی و برآورد تغییرات لحظه ای قطر، امکان استخراج فشار ورید جاگولار وجود دارد.

    کلیدواژگان: ورید جاگولار داخلی، فشار وریدی، تصاویر فراصدا، بیماری ام اس
  • ملیحه طیب لی، سید محمود سخایی* صفحات 77-87

    در سال های اخیر و برای کاهش پیچیدگی پیاده سازی، استفاده از آرایه های دو- بعدی با آدرس دهی محدود سطر- ستون برای تصویربرداری فراصدای سه- بعدی مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله، دو روش شکل دهی پرتو وفقی مبتنی بر کم ترین واریانس برای آرایه های سطر- ستون ارایه شده اند به گونه ای که بار محاسباتی آن ها نسبت به استفاده از روش شکل دهی وفقی کامل، بسیار کم تر است. در هر دو روش پیشنهادی، برای بازسازی هر نقطه از تصویر، تنها دو ماتریس کواریانس و سپس دو بردار وزن محاسبه می شود. روش های پیشنهادی در مقایسه با روش معمول تاخیر و جمع، تفکیک پذیری (رزولوشن) جانبی و کنتراست به مراتب بهتری نشان می دهند. برای ارزیابی روش های پیشنهادی، داده های حاصل از یک آرایه 32+32 عنصری با استفاده از شبیه ساز فراصدای اف آی ایی ال دی- II مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از یک شبح (فانتوم) نقطه ای، نشان داده شده است که مقدار پهنای لوب اصلی در نصف مقدار بیشینه تابع گسترش نقطه، در روش اول در مقایسه با روش تاخیر و جمع معمول، 95 درصد کاهش پیدا می کند. هم چنین با استفاده از شبح کیست، مشاهده شد که می توان نسبت کنتراست و نسبت کنتراست به نوفه را تا میزان تقریبی به ترتیب 100 و 50 درصد در مقایسه با روش تاخیر و جمع بهبود داد.

    کلیدواژگان: تصویربرداری فراصدای سه- بعدی، مبدل آرایه دو- بعدی، آدرس دهی سطر- ستون، شکل دهی پرتو، کم ترین واریانس
|
  • S.W. Mushfiq, R. Afzalzadeh* Pages 1-10

    One popular method to produce 2D materials is the physical method of liquid phase exfoliation (LPE) utilizing ultrasound technique. In this research, our aim is to obtain the optimum conditions for the exfoliation of 2D materials of graphene from graphite utilizing LPE by simulation of ultrasonic waves irradiation and the pressure difference in the solution using COMSOL physics interactive. These simulations are carried on for the probe of 14 mm in diameter and 22 kHz in frequency, and then for the probe of 22 mm and 40 mm in diameter and 20 kHz frequency to obtain the maximum acoustic pressure difference in the solution. Then the probe, which the simulation shows produces the maximum acoustic pressure difference is used for the experimental investigation of the volume and the density of the graphite solution, which is irradiated by ultrasound for graphene, produced. The numerical simulations give an expectation to have more graphene exfoliation when the pressure difference in solution sonication is more. This expectation is verified by the experimentation. The experimental results which are analyzed using UV-visible spectroscopy, FESEM, TEM, and Raman spectrum show the probes with 14 mm and 22 mm produce less flakes which are in smaller size compared to the probe with diameter 40 mm which few-layer and even bilayer graphene with larger size are observed. Also we observed the density and the volume of the solution has importance in the layer number of the flakes production.

    Keywords: Bilayer Graphene, Ultrasonic Probe diameter, Simulation, Raman spectrum, COMSOL software
  • M. Asgari*, N. Akbari, M. Aghagolzade, M. Mehrabikia Pages 11-20

    In this research, TDNN model and x-vector are presented in order to robust noise and frequency filtering caused by telephone communication. MFCC is used as the speaker-related audio feature as input to this model. The output of neural network of this model is considered as an x-vector so that it can be used in the decision stage. In the decision stage, PLDA was used for scoring and comparison. In order to increase accuracy and reduce EER, the training dataset is a combination of relatively clean VoxCeleb 1,2 dataset and Callhome telephone dataset, as well as noise and telephone dataset obtained from the data augmentation method. The results of using this method for EER in the clean state are 3.09%, which has improved about 0.15% (3.24% has been obtained in previous works) in the worst case and 6.93% (10.2% has been obtained in previous works) in the best case compared to the base models. When training with Voxceleb1,2 and Callhome datasets was used as an adaptation, the EER was 4.95%. In the worst case, when only the Voxceleb1 data is converted to a telephone, the EER is 14.34%.

    Keywords: Speaker verification, Time delay neural network, x-Vector, Mel frequency cepstral coefficients, Probability linear discriminant analysis
  • M.R. Khalilabadi, H. Shahmirzai, S. Daneshmehr* Pages 21-34

    Technologies 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
  • A. Abniki, H. Sayyaadi*, M.S. Seif Pages 35-48

    Sonar systems are of special importance in many ways, including military applications, shipping, fishing, etc. Therefore, the classification of sonar data is always of interest to experts in this field. In this article, two data preparation methods were used. In the first method, all the features extracted from the data and in the proposed method were averaged out of the time period used to extract the feature in the form of ten period. Different structures of artificial neural network and hybrid neural network were compared with particle swarm algorithm (PSO) to achieve the highest performance in classifying sounds emitted by floats based on float length. The results showed that in the case of using raw extracted features in the use of artificial neural network, the 2-2-2 structure in the hidden layer had the highest performance for training and testing conditions equal to 90.61 and 90% respectively. By using the hybrid neural network, the classification accuracy increased and reached 94.44% in the test conditions. In using the proposed method to prepare the extracted data, the simple structure of one layer with 6 neurons in the hidden layer provided the highest performance in the classification of the extracted features by 100% for training and testing.

    Keywords: Sonar, Classification of vessels, Neural network, Particle swarm algorithm
  • J. Khalilpour*, S.A. Hoseini Moradi, E. Zarezadeh Pages 49-62

    The sensors used to detect acoustic waves were included only electrical and magnetic methods before. But today, more advanced technologies such as micro-electromechanical sensors and fiber optics have been studied to design sensors. In this paper, we are intended to introduce a new sensor based on fiber optic technology, designed and built for implementation in sonars for tracking drones. Among the various types of fiber optic sensors, phase interferometers, especially Fabry-Perot, are the most sensitive. However, their output signals require advanced signal processing due to their interference and nonlinearity. In this paper, the design and fabrication of the Fabry-Perot sensor is discussed which is combined with the diaphragm structure to adjust the frequency response to the common acoustic wave frequency emitted by the drone engine. Digital programs based on the FMCW method have also been developed to process the output signal from this sensor; which can instantly receive information from the sensor. The sensor designed and built in this paper has a significant sensitivity of 6.25 microvolts per pascal after characterization and also shows an SNR of 56 at its operating frequency in case of data collection with the program developed for signal processing.

    Keywords: Radar, Sonar, Lidar, Micro-electromechanical sensor, Fiber optic sensor, Fabry-Perot, FMCW
  • H. Salehi*, M. Einhesari Pages 63-69

    In this paper, phonon modes and charge density of titanium indium carbide compound are calculated.The calculations have been performed using Pseudopotential method in the framework of density functional theory by the Quantum Espresso package.The number of phonon modes has been reduced from 24 to 16 due to the symmetry of the crystal. Also, the charge density diagram shows a strong bond between carbon and titanium atoms and a weaker bond between titanium and indium atoms. The calculations are in good agreement with other results.

    Keywords: Ti2InC, Density functional theory, Pseudopotential, Quantum espresso, Phonon modes
  • K. Rastegari, M. Mokhtar-Dizaji*, M.H. Harircian, H. Hashemi, N. Ayoobi, H. Saberi Pages 70-76

    Internal jugular vein pressure changes, as one of the central veins, indicate hemodynamic changes in the right side of the heart. Inflammation caused by MS (multiple sclerosis) causes the destruction of the endothelial layer of blood vessels. The aim of the study is to extract the pressure of the internal jugular vein from the changes in the diameter of the vein wall. 42 cases of internal jugular vein with relapsing MS (n=21) and healthy (n=21) groups were studied. Sequential B-mode ultrasound images with a minimum of 30 frames per second were recorded and stored from the jugular vein. The maximum and minimum diameters of the internal jugular vein were extracted from ultrasound images using the maximum gradient algorithm. By using the pressure-diameter relationship, internal jugular vein pressure was extracted. The maximum and minimum pressure of the jugular vein in the group of patients with MS were measured as 5.64 ± 1.62 and 5.05 ± 1.67 cmH2O in the healthy group as 4.08 ± 1.12 and 3.58 ± 1.06 cmH2O respectively (p<0.05). It is concluded that by using the processing of ultrasound images and estimating the temporal changes in diameter, it is possible to extract the pressure of the jugular vein.

    Keywords: Internal jugular vein, Venous pressure, Ultrasound images, Multiple sclerosis disease
  • M. Tayebli, S.M. Sakhaei* Pages 77-87

    In recent years, to reduce the complexity of implementation, the use of 2D arrays with restricted row-column addressing has been considered for 3D ultrasound imaging. In this paper, two methods of adaptive beamforming based on the minimum variance method are represented in such a way that the computational load is much less than using the full adaptive beamforming method. In both proposed methods, to reconstruct each point of the image, only two covariance matrices and two weight vectors are determined. These methods perform significant improvement both in lateral resolution and contrast compared with delay and sum method. To evaluate the proposed methods, the data obtained from a 32+32 element array has been analyzed using the FIELD-II ultrasound simulator. By using a point phantom, it has been shown that the value of the full width at half maximum of the point spread function is reduced by 95% in the first method compared to the delay and sum method. Also, by using the cyst phantom, it can be seen that the contrast ratio and the contrast to noise ratio can be improved by almost 100% and 50%, respectively in comparison to the delay and sum method.

    Keywords: 3-D ultrasound imaging, 2-D array transducer, Row-column addressing, Beamforming, Minimum variance