Velocità del suono nel mare

La velocità del suono c (m/s) dipende dalla salinità S (‰), dalla temperatura T (°C) e dalla profondità D (m)  [1].

 \(\begin{align} & c=1448.96+4.591\cdot T-5.\text{304  }\!\!\times\!\!\text{  1}{{\text{0}}^{\text{-2}}}{{\text{T}}^{\text{2}}}\text{ + 2}\text{.374  }\!\!\times\!\!\text{  1}{{\text{0}}^{\text{-4}}}{{\text{T}}^{3}}\text{+ } \\  & \text{+ 1}\text{.340(S – 35) + 1}\text{.630  }\!\!\times\!\!\text{  1}{{\text{0}}^{\text{-2}}}\text{D + 1}\text{.675  }\!\!\times\!\!\text{  1}{{\text{0}}^{\text{-7}}}{{\text{D}}^{\text{2}}}\text{+ } \\ & \text{- 1}\text{.025  }\!\!\times\!\!\text{  1}{{\text{0}}^{\text{-2}}}\text{T(S – 35) – 7}\text{.139  }\!\!\times\!\!\text{  1}{{\text{0}}^{\text{-13}}}\text{T}{{\text{D}}^{\text{3}}} \\ \end{align}\)

Come si evince dalla formula, la velocità del suono è un parametro che dipende fortemente dalla profondità e dalla temperatura, la quale è a sua volta un parametro che dipende dalla quota. Pertanto, è possibile considerare, con buona approssimazione, la velocità del suono, una funzione della sola profondità. In figura 2.1 è riportato un tipico profilo di temperatura e di velocità del suono dell’oceano.

Profilo velocità del suono nell'acqua
Figura 2.1 Temperatura e velocità del suono in funzione della quota. Notare che raggiunta la profondità di circa 1000 metri (isoterma profonda) la temperatura dell’oceano si stabilizza a circa 2°C, e la velocità del suono ha un andamento quasi lineare. Al di sopra dell’isoterma, il profilo dipende fortemente dalla latitudine e dalle condizioni climatiche.

Simulatore side scan sonar

Capitolo 1   Side Scan Sonar – Principi di funzionamento

1.1       Introduzione

1.2       Risoluzione

1.3       Impulso trasmesso

1.4       Schema a blocchi di un side scan sonar

1.5       Post-Elaborazione del segnale ricevuto

1.6       L’equazione del sonar

1.7       Unità di misura.

Capitolo 2    Parametri acustici in ambiente marino.

2.1       Introduzione.

2.2       Velocità del suono.

2.3       Attenuazione per assorbimento.

2.4       Effetto di curvatura dei raggi

2.5       Riflessione.

2.6       Scattering.

2.7       Legge di Lambert

2.8       Ombre acustiche.

Capitolo 3  Descrizione del Software MATLAB.

3.1       Schema di principio del simulatore.

3.2       Modelli Teorici Simulatori Sonar

3.3       Approccio cell scattering.

3.4       Parametri di ingresso e approssimazioni

3.5       Generazione della rugosità del fondale.

3.6       Batimetria.

3.7       Posizionamento di oggetti sul fondale.

3.8       Backscattering.

3.9       Algoritmo di individuazione dei punti in ombra.

3.10     Impronta a terra e divisione in celle di risoluzione.

3.11     Simulazione del movimento del sonar

3.12     Algoritmo di correzione per i punti a quota non nulla 

3.13     Aggiunta del rumore.

Capitolo 4  Risultati e Simulazioni MATLAB

4.1  Risultati e  Simulazioni.

Appendici

Appendice A.

Appendice B.

Appendice C.

Riferimenti

[1]  Paul C. Etter, Underwater Acoustic Modelling  and  Simulation, third edition. Spon Press, 2003

[2]  BLONDEL, Philippe. The handbook of sidescan sonar. Springer, 2007

[3]  GODDARD, Robert P. The sonar simulation toolset, release 4.6: Science, mathematics, and algorithms. WASHINGTON UNIV SEATTLE APPLIED PHYSICS LAB, 2008.

[4]  ETTER, Paul C. A review of recent developments in underwater acoustic modeling. The Journal of the Acoustical Society of America, 2011, 129: 2631

[5]  JACKSON, Darrell R.; RICHARDSON, Michael; RICHARDSON, M. Michael D. High-frequency seafloor acoustics. Springer Science+ Business Media, 2006

[6]  LURTON, Xavier. An introduction to underwater acoustics: principles and applications. Springer-Praxis, 2002.

[7] SOWMYA, S. T. V. Study of Reverberation Time Series and Echo Detection Algorithm in Reverberation Limited Scenarios

[8] HODGKISS JR, W. An oceanic reverberation model. Oceanic Engineering, IEEE Journal of, 1984, 9.2: 63-72.

[9] AINSLIE, Michael. Principles of sonar performance modelling. Springer, 2010.

[10] PORTER, Michael B.; LIU, Yong-Chun. Finite-element ray tracing, theoretical and computational acoustics. World Scientific Publishing Co, 1994, 2: 90.

[11] Finn B. Jensen, William A. Kuperman, Michael B. Porter, Henrik Schmidt Computational Ocean Acoustics, 2th edition, 2011, Springer

[12] By Gorm Wendelboe, (2007). Acoustical Identification of Sea-Mines.Ph.D.
Thesis. Technical University of Denmark: Oersted(DTU)

[13] HODGES, Richard P. Underwater acoustics: Analysis, design and performance of sonar. Wiley, 2011