1) Generalità
A seguito dell'esposizione su p148 relativa all'esame dei canali di trattamento dei segnali analogici del sonar passiamo ora alla stesura del diagramma dei livelli che deve cristallizzare la situazione statica e dinamica dei livelli per mostrarne la congruità in aderenza alle specifiche tecniche.
Ricordiamo che i livelli dei segnali acustici saranno espressi in dB/μPa/√Hz , le tensioni in dB/V/√Hz, i dati elaborati dai calcolatori come rapporti tra segnali e disturbi S/N(dB).
Come in precedenza il seguente paragrafo 2) riporta i dati di specifica tecnica.

2) Dati di specifica tecnica
Di seguito sono riportate le voci delle diverse caratteristiche volute dall'utilizzatore:

A)- Tipo base ricevente : conforme allo scafo del battello ( zona a proravia compresa in un
settore di +/- 160° )- limitandone al massimo le dimensioni e il peso -.

B)-Portata di scoperta minima al traverso: R = 55 Km alle condizioni:
Propagazione sferica
Bersaglio CT a 15 nodi
Stato del mare SS = 2
Condizioni probabilistiche: Priv = 90 % Pfa = 5 %
Unico grado di libertà: "DI" guadagno di metà base conforme al traverso

C)- Banda delle frequenze di ricezione : 200 Hz - 3500 Hz

D)- Rumore dei preamplificatori Ne < mare forza zero (SS=0)

E)- Scoperta a fasci preformati : in un settore di +/- 160° rispetto all'asse del battello

F)- Processo dei segnali: in correlazione

G)- Costante di tempo d'integrazione: RC = 1 Sec.

H)- Dinamica per CT a 15 nodi da 100 m a 55 Km

I)- Errore strumentale massimo di rilevamento al traverso : Δα = 1°

L)- Risoluzione angolare al traverso: Δφ = 5°

M)- Presentazione video a cascata in BRQ (storia 30 Sec) con indice di collimazione man. e aut.

3)Sull'esigenza della stesura del diagramma dei livelli
La stesura del diagramma dei livelli è di importanza fondamentale nel progetto di sistema del sonar; consente la valutazione della congruità di tutte le variabili che concorrono a formare la catena di trattamento dei segnali analogici, dai livelli acustici in mare, ai livelli dei segnali elettrici da inviare al sistema di conversione Analogico-Digitale del complesso calcolatore numerico per la formazione dei fasci preformati e presentazione dati all'operatore.
Il diagramma dei livelli è parte integrante del progetto del sonar, nasce con lo studio di sistema e accompagna il lavoro di progettazione fino al collaudo di laboratorio con simulatori prima, e le prove in mare dopo.
E' uno strumento flessibile, quindi facilmente modificabile, che segue l'evoluzione del lavoro, nelle migliorie e nelle correzioni degli eventuali errori di progetto.
Il diagramma dei livelli riassume tutti i valori assegnati alle variabili del sonar elaborate nelle pagine p146 e p148.

4)La struttura del diagramma dei livelli
Il diagramma è sostanzialmente una tabella che porta nella prima colonna le diverse tipologie dei segnali acustici che colpiscono la base idrofonica e nella prima riga le intestazioni e le caratteristiche degli elementi destinati al trattamento delle prime così come nella tabella 1 dove con il simbolo Hz* s'intende √Hz :

tabella 1

5) La tabella in dettaglio
Esaminiamo ora in dettaglio i contenuti del diagramma dei livelli riga per riga:

Per le prime due righe, relative al rumore del mare, la sensibilità della stecca è -203 dB/μPa
PRIMA RIGA:
-per mare forza zero SS=0
-pressione acustica incidente sulla stecca = 39.8 dB/μPa/√Hz a 1850 Hz
-livello tensione all'uscita stecca = -163 dB/V/√Hz
-livello di tensione all'uscita del preamplificatore ( G = 60 dB ) = 0.39 mV/BW
-livello di tensione all'uscita del filtro di banda ( G = 20 dB ) = 3.9 mV/BW

SECONDA RIGA:
-per mare forza sei SS=6
-pressione acustica incidente sulla stecca = 65.8 dB/μPa/√Hz a 1850 Hz
-livello tensione all'uscita stecca = -137.2 dB/V/√Hz
-livello di tensione all'uscita del preamplificatore ( G = 60 dB ) = 7.9 mV/BW
-livello di tensione all'uscita del filtro di banda ( G = 20 dB ) = 79 mV/BW

TERZA RIGA:
-è relativa al rumore elettronico del preamplificatore ( G = 60 dB ) ed è presente soltanto dall'ingresso di questo in poi
-livello tensione di rumore elettronico = -170 dB/V/√Hz
-livello di tensione all'uscita del preamplificatore ( G = 60 dB ) = 0.18 mV/BW
-livello di tensione all'uscita del filtro di banda ( G = 20 dB ) = 1.8 mV/BW

Per le righe successive , relative al rumore coerente del CT, la sensibilità della stecca è -200 dB/μPa
Quarta RIGA:
-CT a 15 kn a 55 Km
-pressione acustica incidente sulla stecca = 31 dB/μPa/√Hz a 1850 Hz
-livello tensione all'uscita stecca = -169 dB/V/√Hz
-livello di tensione all'uscita del preamplificatore ( G = 60 dB ) = 0.20 mV/BW
-livello di tensione all'uscita del filtro di banda( G = 20 dB ) = 2 mV/BW
-rapporto segnale/disturbo all'uscita del filtro di banda
( tra il segnale del CT a 55 Km e il rumore del mare SS = 0 ) = - 5.8 dB

QUINTA RIGA:
-CT a 15 kn a 100 m
-pressione acustica incidente sulla stecca = 92 dB/μPa/√Hz a 1850 Hz
-livello tensione all'uscita stecca = -108 dB/V/√Hz
-livello di tensione all'uscita del preamplificatore ( G = 60 dB ) = 223 mV/BW
-livello di tensione all'uscita del filtro di banda ( G = 20 dB ) = 2230 mV/BW
-rapporto segnale/disturbo all'uscita filtro di banda
( tra il segnale del CT a 100 m e il rumore del mare SS = 0 ) = + 55 dB

Nelle ultime due righe della tabella si osserva la grande variazione del rapporto S/N all'uscita del filtro di banda ( da - 5.8 dB a + 55 dB ); il livello inferiore di S/N = - 5.8 dB è, naturalmente, riferito ad una singola stecca della base, grazie al guadagno relativo all'insieme delle 14 stecche il rapporto S/N da negativo passa a positivo consentendo la portata di scoperta di specifica.

6)Le equazioni delle righe del diagramma dei livelli
Ciascuna riga del diagramma è facilmente implementabile, come funzione, su programma in VB rendendo possibile la modifica di qualsiasi variabile, sia della prima colonna che della prima riga in qualsiasi momento, in tal modo il diagramma dei livelli può essere aggiornato a seguito di qualsiasi cambiamento che si rendesse necessario in corso d'opera.

Esempio per la prima riga:

Private Sub Form_Paint()
f1 = 200 'Frequenza inferiore della banda in Hz
f2 = 3500 'Frequenza superiore della banda in Hz
Gpr = 60 'Guadagno del preamplificatore in dB
Gfiltro = 20 ' Guadagno del filtro in dB
ss0 = 39.8 ' Livello dello stato del mare in dB/microPa/Hz*
Sen = -203 ' Sensibilità della stecca al rumore del mare in dB/microPa
bw = 10 * Log(f2 - f1) / Log(10) ' Computo della larghezza di banda in dB
uidr = ss0 + Sen 'Calcolo del livello d'uscita della stecca in dB/Volt/Hz*
uamplidB = Gpr + uidr + bw 'Calcolo livello uscita del preamplificatore in dB/V/BW
uampliVolt = 1000 * (10 ^ (uamplidB / 20)) ' Calcolo livello uscita preamplificatore in mV/BW
ufiltro = uampliVolt * 10 ^ (Gfiltro / 20) ' Calcolo livello uscita filtro in mV/BW
'Istruzioni "Print" per la stampa di tutte le variabili
End Sub

7)Osservazioni a chiusura della pagina
La pagina condensa tutte le variabili inerenti allo studio di sistema, queste saranno alla base del dimensionamento della sezione di conversione Analogico/Digitale e del software dedicato alla formazione dei fasci preformati in correlazione.
Nella pagina p152 la quarta parte di questo studio.