Che cos’è un idrofono?

Un idrofono è un sensore subacqueo progettato per acquisire suoni, rumori ed altri segnali acustici che si propagano in mare o in acqua dolce. Così come i microfoni sono utilizzati per rilevare le onde acustiche in ambienti gassosi (l’atmosfera terrestre), gli idrofoni sono utilizzati per rilevare i suoni che si propagano negli ambienti liquidi.

Lo studio della propagazione in ambiente marino dei suoni, siano essi di carattere subsonico o ultrasonico, e la tecnologia, sviluppata in ambito militare a partire dalla prima guerra mondiale, si sono successivamente estesi, venendo applicati per applicazioni civili di vario tipo e di bioacustica, come per esempio per il monitoraggio acustico volto alla tutela dei mari e dei cetacei.

Gli idrofoni vengono studiati e progettati a seconda della diverse applicazioni cui vengono dedicati. Essi sono costituiti da una parte sensibile in ceramica piezoelettrica ed in alcuni casi anche da una parte elettronica in grado di amplificare il segnale acquisito e/o trasmesso.

Possono essere progettati come sensori passivi (idrofoni), adatti solo all’ascolto e quindi all’acquisizione di segnali acustici, oppure come sensori anche attivi (trasduttori) in grado non solo di ricevere ma anche di emettere segnali acustici.

A seconda del tipo di applicazione e dei conseguenti parametri acustici, quindi, vengono dimensionate e scelte differenti caratteristiche delle ceramiche piezoelettriche e differenti settaggi della parte elettronica.

Idrofoni più sensibili sono in grado di misurare suoni di intensità molto ridotte anche a distanza notevole (a seconda però del tipo di rumore ambiente presente), dato che il suono in mare si propaga con una velocità ben 5 volte superiore di quella con cui si propaga in aria.

Per questo motivo la qualità intrinseca degli idrofoni e della loro elettronica è direttamente proporzionale alla loro “rumorosità”. Più un idrofono sarà “silenzioso” ed il suo rumore intrinseco sotto la curva di rumore del mare, più sarà sensibile ed in grado di acquisire piccoli segnali emessi anche a distanze molto notevoli. Idrofoni ultra silenziosi sono quelli con una curva di rumore intrinseco sotto la curva di rumore del mare forza zero (i cosiddetti idrofoni “below sea state zero”).

I campi di applicazione, come dicevamo, sono svariati: dalla bioacustica marina alle applicazioni militari, passando per applicazioni di geofisica e ricerca in ambito petrolifero. In generale si può dire che là dove si debba studiare un segnale acustico in un ambiente “liquido” si rende necessaria la presenza di uno o più idrofoni e/o trasduttori.

Per alcune applicazioni di bioacustica e monitoraggio ambientale vengono monitorati, ad esempio, segnali acustici emessi da cetacei e rumori ambientali di vario tipo. Questi, se acquisiti da una catena di idrofoni in posizione nota, possono anche essere elaborati attraverso appositi programmi di “signal processing” o algoritmi di vario tipo, per determinare la direzione di provenienza degli stessi o altri parametri di interesse.

L’ambito di utilizzo varia dalle acque poco profonde così dette “shallow waters” alle applicazioni in ambienti estremi e ultra profondi. Nella fattispecie Colmar ha recentemente sviluppato degli idrofoni digitali per un progetto sullo studio dei Neutrini, posizionati alla profondità di ben 3500m.

Infine, gli idrofoni possono anche essere utilizzati in ambito industriale, per esempio per monitorare il funzionamento di pompe o altri apparati all’interno di vasche o altri ambienti, allo scopo di prevenire malfunzionamenti e prolungare l’obsolescenza di alcuni apparati.

Le caratteristiche di un idrofono

Gli idrofoni sono composti da una ceramica piezoelettrica, che traduce in energia elettrica quella meccanica, derivante da un onda di pressione. Questo accade perché il suono altro non è che un onda di pressione che si propaga in un fluido. Alcuni trasduttori possono anche essere utilizzati come emettitori, oltre che come ricevitori.

Curiosità

L’acustica subacquea con i relativi sistemi sonar di ricerca e idrofonici di ascolto passivo nacquero e si svilupparono nel secolo scorso, in concomitanza con le due grandi guerre, quando tutte le Marine investirono ingenti somme per lo sviluppo di apparati di scoperta e localizzazione da sistemare su navi, aerei, sommergibili o da ancorare sul fondo del mare, allo scopo di poter individuare la presenza ed il passaggio di sommergibili nemici.

Cosa facciamo

Produciamo un’ampia gamma di idrofoni e trasduttori nonché di sistemi acustici più complessi, adatti sia alla ricerca oceanografica sia al monitoraggio ambientale. Essi vengono utilizzati in moltissimi campi che spaziano dal settore militare a quello ambientale passando per il settore petrolifero dove da sempre operiamo in tutto il mondo con il nostro sistema brevettato “ALD” (Acoustic Leak Detector) per la ricerca falle.

Oltre alla gamma standard di idrofoni e trasduttori, progettiamo e sviluppiamo prodotti custom su richiesta del cliente. La nostra sede è dotata di una grande vasca dove possiamo effettuare test e calibrazioni acustiche in ambiente controllato. Siamo inoltre dotati di diverse camere di pressatura dove possiamo testare i nostri strumenti simulando pressioni idrostatiche fino a 4000m di profondità.

Recenti progetti ci vedono inoltre impegnati nello studio e realizzazione di sistemi autonomi per la ricerca di perdite su tubazioni in pressione contenti fluidi di vario tipo (olio, gas, acqua) siano esse posizionate sottacqua o in superficie.

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