Fenomeni della riverberazione in mare

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lezione
Fenomeni della riverberazione in mare
Tipo di risorsa Tipo: lezione
Materia di appartenenza Materia: Cenni sulla propagazione del suono in mare ed effetti della riverberazione
Avanzamento Avanzamento: lezione completa al 100%.


I fenomeni della riverberazione in mare accompagnano le emissioni acustiche del sonar attivo generate per l’illuminazione impulsiva dei bersagli, sono caratterizzati da tre tipi particolari che si manifestano, sia isolatamente, sia contemporaneamente in dipendenza delle caratteristiche dell’ambiente subacqueo.

Tipologie della riverberazione[modifica]

Si distinguono in:

  • riverberazione di superficie (causata dalla riflessione delle onde acustiche che colpiscono la superficie del mare, tanto più elevata quanto è l'increspatura del mare)
  • riverberazione di fondo (causata dalle riflessione delle onde acustiche che colpiscono il fondo del mare, tanto più elevata quando il fondo è roccioso)
  • riverberazione di volume (causata dalle riflessione delle particelle disperse in mare ed altre cause)

I fenomeni della riverberazione, rilevati strumentalmente con l'ausilio di una base idrofonica, portano ad una visione oscilloscopica riportata in figura 1:

figura 1 Riverberazione causata dall'impulso del sonar

Il fenomeno impulsivo di figura mostra nell'ordine:

  • Prima fase - l'emissione dell'impulso del sonar -
  • Seconda fase - la comparsa di una porzione dell'energia acustica riflessa, RLv, dall'ambiente che la riverbera; prima giunge la riverberazione del volume d'acqua investito dall'impulso, successivamente le altre -
  • Terza fase - la comparsa dell'eco del bersaglio coperto in parte dalla riverberazione-[1]

Specificazione sui calcoli dell'intensità di riverberazione[modifica]

I computi sull'intensità di riverberazione si basano su variabili le cui leggi[2] sono state studiate sul campo da diversi autori, non tutti i dati sono uniformi data la complessità del problema. Gli algoritmi esposti di seguito sono un'indicazione generale sulle variabili e le metodologie di calcolo.

Geometria per il calcolo della riverberazione di superficie[modifica]

La figura 2 mostra il caso di una nave e un sottomarino:

Il sonar che emette gli impulsi è sulla nave.

Il bersaglio che deve essere illuminato dagli impulsi sonar è a mezza quota.

figura 2 Geometria per la riverberazione di superficie

Il calcolo dell'intensità della riverberazione di superficie, per molto piccolo, è rimesso all'algoritmo:

Dove:

livello della riverberazione di superficie in

livello d'emissione del sonar in

distanza dalla zona riverberante in

distanza del bersaglio in

coefficiente di riflessione della superficie (v. formula di Chapman - Harris tra le diverse)

velocità del suono

variabile dipendente dal guadagno di direttività dell'emettitore

durata dell'impulso di emissione

Geometria per il calcolo della riverberazione di fondo[modifica]

La figura 3 mostra un caso tra due sottomarini:

Il sonar che emette gli impulsi è su smg1.

Il bersaglio che deve essere rilevato è smg2.

figura 3 Geometria per la riverberazione di fondo

Il calcolo dell'intensità della riverberazione di fondo, per molto piccolo, è rimesso all'algoritmo:

Dove:

livello della riverberazione di fondo in

livello d'emissione del sonar in

distanza dalla zona riverberante in

distanza del bersaglio in

coefficiente di riflessione del fondo (v. Ref.1)

velocità del suono

variabile dipendente dal guadagno di direttività dell'emettitore

durata dell'impulso di emissione

Calcolo per la riverberazione di volume[modifica]

La riverberazione di volume si computa, generalmente, senza la grafica:

Dove:

livello della riverberazione di volume in

livello d'emissione del sonar in

distanza percorsa dall'impulso sonar

coefficiente di riflessione del volume (v. Rif. 1)

velocità del suono

variabile dipendente dalla direttività dell'emettitore

durata dell'impulso di emissione

Esempio di calcolo per la riverberazione di volume[modifica]

L'algoritmo di calcolo per il livello della riverberazione di volume, essendo il più semplice dei tre, si presta bene per un esempio indicativo.

L'algoritmo è:

I dati assunti per il calcolo sono:

(coeff. di riflessione del mare in ore diurne ) (v. Rif. 1)

(per trasduttore di emissione rettilineo: )

si ha:

Con la serie dei dati indicati, facendo variare da a , dall'algoritmo si ottiene la curva di figura 4 che mostra la variazione del livello di riverberazione di volume in funzione della distanza dall'emettitore sonar.

figura 4 RLv = f ( R )

La curva mostra che alla distanza di il volume d'acqua colpito dall'impulso del sonar restituisce una pressione acustica di .

A mano a mano che l'impulso si allontana dal suo generatore la riverberazione, causa l'attenuazione dovuta al percorso, si riduce fino al valore di alla distanza di

Note[modifica]

  1. In particolari condizioni il rapporto tra eco e riverberazione può non consentire la rivelazione del bersaglio.
  2. Gli studiosi hanno sviluppato algoritmi, compilato tabelle, diagrammi, disponibili su Robert J. Urick, Aldo De Dominicis Rotondi

Bibliografia[modifica]

  • (EN) Robert J. Urick, Principles of underwater sound, 3ª ed., Mc Graw – Hill, 1968.
  • Aldo De Dominicis Rotondi, Principi di elettroacustica subacquea, Genova, Elettronica San Giorgio-Elsag S.p.A., 1990.
  • R.M. RICHTER, Measurements of Backscattering from the Sea Surface, J.A.S.A. 36-864-1964, U.S.A.