Direttività: differenze tra le versioni

Versione delle 09:57, 2 mar 2023

Versione delle 10:37, 14 mar 2023

Riga 1:

{{s|elettromagnetismo}}

[[Image:Sidelobes en.svg|thumb|right|Diagramma che illustra la direttività di un'antenna]]

Nell'[[elettromagnetismo]], la '''direttività''' viene riferita solitamente ad un'[[antenna]]; in acustica subacquea la direttività è la caratteristica principale che consente al [[sonar]] di scoprire i bersagli in mezzo al rumore del mare.

== Definizione descrittiva ==

Riga 56:

è possibile fornire una descrizione di quanto l'antenna si discosta da un'antenna isotropa.

== Note ==

==La direttività in acustica subacquea==

L'introduzione allo studio delle '''direttività''' delle basi idrofoniche del '''[[sonar]]''' è impostata in questa sezione in modo semplice, discorsivo e per '''immagini'''.

La caratteristica di direttività di un sistema acustico indica come varia la sensibilità di ricezione con il variare della direzione di provenienza dell'onda sonora.

Se la sensibilità è la massima possibile in una direzione e diminuisce molto rapidamente con il variare di essa si dice che la base ricevente ha una buona direttività, cioè presenta una direzione preferenziale d'ascolto.

La direttività di un gruppo di sensori

( [http://www.sonar-info.info/p2/s2ridotta.pdf Idrofoni] ) ottenuta sommando i contributi di tensione generati dai singoli [[idrofono|idrofoni]] opportunamente ritardati, è governata da leggi matematiche che consentono di calcolare l'andamento della loro somma in funzione di diverse variabili.

In questa pagina tratteremo l'argomento in semplici termini grafico discorsivi rimandando il lettore alle voci specialistiche per l'analisi delle direttività in termini matematici.

=== Disegni di massima e fotografie di un sistema acustico ricevente===

Nella figura è mostrata in pianta la composizione di un sistema acustico ricevente per sottomarino disposto secondo il profilo dello scafo <ref>Il diametro dei sensori non è in scala con le dimensioni del sottomarino, se lo fosse apparirebbero dei punti.</ref> di un sottomarino, questa geometria è detta a "Base conforme":

[[File:conformesauro.jpg|thumb|left|350px|Sistema acustico - Base conforme vista in pianta ]]

{{clear}}

Fotografia di un singolo idrofono <ref> Le dimensioni di questo manufatto sono: Lunghezza 80 cm circa, diametro 5 cm circa </ref> fa parte dell'insieme della figura precedente.

[[File:idrofonoipd70.jpg|thumb|left| Idrofono a stecca del sonar IPD70S]]

{{clear}}

La disposizione degli idrofoni nel settore di prua del sottomarino, vista in prospettiva, <ref>La lunghezza totale della base, per sottomarini classe Sauro, era di 16 m circa. </ref>, è mostrata in figura:

[[File:basetoti.jpg|thumb|left|350px|Prospetto base idrofonica]]

{{clear}}

La stessa disposizione della figura precedente è mostrata nel contesto dello scafo del sottomarino nella silhouette in figura:

[[File:sauro13dyc.jpg|thumb|upright=2|left|Silhouette indicativa collocazione base conforme sottomarino Sauro]]

{{clear}}

Ed in ultima una fotografia che mostra una parte del sistema acustico<ref> Porzione di base acustica messa in vista dopo la rimozione di una sezione del falso scafo.</ref> montato sullo scafo resistente del sottomarino:

[[File:idroscafodtc.jpg|thumb|left|upright=1.8|300px|Vista di porzione di base conforme del sottomarino Toti]]

{{clear}}

=== Geometria di ricezione del sistema acustico ===

Quando il suono emesso dal bersaglio colpisce la base acustica del sonar si può considerare la geometria di figura:

[[File:00xdtc.jpg|thumb|left|400px|Supporto base acustica con diagramma polare]]

{{clear}}

Nella geometria si osserva:

*Un tracciato polare chiuso dalla parte bassa con una banda nera, banda che rappresenta la schermatura dello scafo nei confronti dello schieramento dei sensori; questi possono ricevere, in via teorica, soltanto i suoni che provengono dalla parte superiore della banda nera.

*Un bersaglio "B", posto in alto, ed il rumore da esso generato tracciato idealmente come una riga gialla che unisce il bersaglio stesso con la base acustica.

*Un insieme di puntini neri che rappresentano il rumore del mare che avvolge tutto lo scafo del sottomarino.

*Sulla destra, a memoria della struttura vera della base acustica, la fotografia già mostrata in precedenza.

==Composizione della direttività di una base idrofonica==

Per comprendere al meglio come la direttività di una base acustica, esaminata nel piano orizzontale, dipenda, oltre ad altri fattori, dal numero degli idrofoni impiegati nel processo di ricezione dei rumori emessi dai bersagli esaminiamo le diverse soluzioni ottenibili partendo dalla figura dell'ultima sezione.

===Direttività con 2 idrofoni===

Consideriamo la base acustica formata da 2 soli idrofoni <ref>Le figure riportate nel testo sono realizzate tramite un file.exe che consente la variazione del numero degli idrofoni e la fase successiva del calcolo indicativo delle curve di direttività </ref> idrofoni, la figura precedente assumerà un nuovo profilo nel quale si evidenzia in rosso un semicerchio a rappresentare che il settore di mare che viene ascoltato in eguale modo interessa tutti 180° prospicienti alla base acustica.

Ciò significa che il rumore del bersaglio è ricevuto al massimo livello ma anche il rumore del mare viene captato sui 180° al massimo livello; questa condizione penalizza di fatto la ricezione del rumore emesso dal bersaglio che viene coperto dal rumore del mare

[[File:7xdtc.jpg|thumb|left|400px|Curva di direttività base acustica con solo 2 idrofoni (andamento indicativo)]]

{{clear}}

===Direttività con 4 idrofoni===

In virtù del miglioramento della caratteristica di direttività della base acustica con

l'incremento del numero degli idrofoni vediamo quale vantaggio si ha portando questi da 2 a 4.

[[File:8xdtc.jpg|thumb|left|400px|Curva di direttività base acustica con 4 idrofoni (andamento indicativo)]]

{{clear}}

La figura mostra che l'ampiezza della curva rossa si riduce nei settori distanti dalla direzione del bersaglio e il rumore del mare ,in tali settori, è meno sentito.

L'arco rosso si chiude sensibilmente agli estremi del grafico; questo a vantaggio del rapporto tra il segnale emesso dal bersaglio e il rumore del mare.

===Direttività con 8 idrofoni===

Proseguendo con l'incremento del numero degli idrofoni si computa la direttività per 8 sensori ottenendo il nuovo grafico che mostra una sensibile riduzione d'ampiezza del tracciato rosso nei settori distanti dal segnale (segmento giallo):

[[File:9xdtc.jpg|thumb|left|400px|Curva di direttività base acustica con 8 idrofoni (andamento indicativo)]]

{{clear}}

===Direttività con 16 idrofoni===

Incrementando ulteriormente il numero degli idrofoni, da 8 a 16 si osserva una progressiva riduzione dell'ampiezza dell'arco rosso comprendente la direzione del bersaglio, secondo le due figure successive con conseguente abbattimento del rumore del mare in costanza d'ampiezza del segnale del bersaglio sotteso sempre al valore massimo dell'arco rosso.

[[File:10xdtc.jpg|thumb|left|400px|Curva di direttività base acustica con 16 idrofoni (andamento indicativo)]]

{{clear}}

===Direttività con 32 idrofoni===

Indicativamente è mostrata in figura la curva polare della direttività della base corredata con 32 idrofoni.

[[File:11xdtc.jpg|thumb|left|400px|Curva di direttività base acustica con 32 idrofoni (andamento indicativo)]]

{{clear}}

==Osservazioni==

Le operazioni eseguite non cancellano completamente il rumore del mare visto che la riga gialla del segnale è contornata sempre, nell'ambito del tracciato rosso, dal rumore del mare anche se di modesta intensità.

Nelle ultime due figure si evidenziano, alla base dei diagrammi rossi, dei piccoli lobi della direttività detti "lobi secondari", questi incrementano di poco il rumore del mare ma, in alcuni casi particolari, possono generare ambiguità nella determinazione della direzione del bersaglio.

E' importante osservare che i diagrammi rossi, che definiscono la direttività della base,

sono tracciati nel piano orizzontale.

I grafici rappresentano di fatto una sezione, in tale piano, del solido che mostra la direttività in tutto lo spazio subacqueo:

[[File:dtclobodtc.jpg|thumb|left|400px |Lobo di direttività in 3D]]

{{clear}}

==Note==

<references/>

[[Categoria: Sonar]]

== Bibliografia ==

Riga 186 ⟶ 69:

| isbn = 0-521-83481-3

}}

{{cita libro|autore= Soc.USEA|titolo=Monografia apparato ecoidrofonico IP70 - Vol.I

|editore= Archivio Arsenale Militare La Spezia |anno=1971 | cid= Monografia sonar IP70}}

*{{Cita libro|autore=Giuseppe Pazienza|titolo=Fondamenti della localizzazione marina|città=La Spezia|editore=Studio grafico Restani|anno=1970|cid=Pazienza}}

*{{Cita libro|autore=C. Del Turco|titolo=Sonar- Principi - Tecnologie – Applicazioni| editore=Tip. Moderna La Spezia|anno=1992|cid=Del Turco}}

== Voci correlate ==