Attività 2.5 Un sistema innovativo per la metrologia subacquea: diagnostica sulla morfologia di piccola e media scala mediante radar ottico

In questa attività si affronta il il problema della propagazione di un fascio laser in un mezzo marino.
La soluzione di diverse problematiche di R&S ci consentirà di sviluppare un sistema prototipale
(vedi OR6) per reverse engineering in acqua,
Il mezzo di propagazione considerato e adottato nei calcoli di progetto è acqua di mare pura in cui l’
assorbimento è previsto avvenire mediante interazioni fotone molecola con cessione di fononi e
riequilibrio termico senza transizioni ottiche.
In questo mezzo è in sospensione un articolato solido , rappresentato da piccole sfere ( destinato a
rappresentare varie scorie marine, come sabbia, frammenti vegetali ecc. Questo particolato ,
investito dal campo ottico del laser genera un assorbimento di fotoni a uno scattering ( qui supposto
elastico ), di fotoni nello spazio che circonda la particella diffondente ( scatterer ).
La radiazione del fascio che raggiunge il bersaglio viene in parte assorbita ed in parte retrodiffusa
nel semispazio sorgente: la frazione di questa potenza ottica che incide sul rivelatore costituisce il
segnale utile per le determinazione della distanza ( range ) e della riflettività dell’ elemento di
bersaglio colpito.
Una frazione della potenza ottica backscattered verso il ricevitore ( stray light ) durante la
propagazione viene raccolta dal ricevitore insieme al segnale e disturba la ricezione dell’
informazione.
Il problema che affrontiamo è quello di vedere quando un oggetto è ancora visibile, cioè per quale
valore della distanza diviene indistinguibile ed immerso nella stray light . Verranno usati modelli
descrittivo dell’ ambiente reale marino che ci permetta di stabilire la “ visibilità” di un oggetto posto
nel campo di vista in funzione della distanza in varie condizioni di purezza del mezzo di
propagazione.
Il sistema di cui si propone la realizzazione nell'ambito di questo progetto prevede il trasporto su
veicoli marini tipo AUV (vedi att 4.4) o comunque veicoli da calare nell’ ambiente marino mediante
argani collocati a bordo di navi appoggio. Il dispositivo completo deve quindi avere un peso ridotto,
non superiore ad esempio, a qualche decina di chili. Con queste limitazioni si devono escludere
camere a scansione fornite di specchi motorizzati o lenti di notevoli dimensioni. Un sistema
miniaturizzato deve prevedere una configurazione monostatica o leggermente bistatica , in cui l’
asse ottico del ricevitore e del trasmettitore devono essere coincidenti oppure paralleli ed affiancati
a distanze molto piccole. In questo progetto si prevede di effettuare la scansione della scena con
attuatori piezoelettrici che pilotano la lente del trasmettitore con un segnale analogico a bassa
tensione. Il segnale ottico raccolto dal ricevitore deve essere convogliato poi all’ elettronica di
acquisizione che costituisce un notevole parametro di novità in quanto dovendosi collocare in
ambiente subacqueo nelle vicinanze della testa ottica di scansione, deve interamente essere
progettato ad hoc con caratteristiche di banda passante e capacità di archiviazione compatibili con le
rangemap generate da radar ottici modulati. Una tale elettronica non esiste e va interamente ideata
sulla base di un massiccio uso di fibre ottiche ed elementi programmabili in firmware.

Tipologia Attività: Ricerca e Innovazione

Partner responsabile: ENEA (FR)

Partner Coinvolto: AGEOTEC

Risultati Attività: report/moduli

Sede: Brindisi, Frascati,Trapani