Fenomeni della riverberazione in mare
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
modificaSi 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:
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
modificaI 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
modificaLa 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.
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
modificaLa 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.
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
modificaLa 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
modificaL'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.
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- ↑ In particolari condizioni il rapporto tra eco e riverberazione può non consentire la rivelazione del bersaglio.
- ↑ 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.