Studio ed implementazione di un sistema di caratterizzazione acustica per idrofoni low-cost

This thesis presents a comprehensive investigation into the development and implementation of an acoustic characterization system for low-cost hydrophones. Hydrophones are critical components in various underwater applications, including oceanography, marine biology, and underwater communication systems. Traditional hydrophone systems tend to be expensive, limiting their accessibility and deployment in a wide range of applications, especially in the context of dolphin deterrents, tools used to limit the interaction of cetaceans with fishing equipment, expensive and necessary in large numbers for a single net, making them little used. The primary objective of this research is to design, develop, and validate a cost-effective acoustic characterization system that enables accurate and reliable measurements using low-cost hydrophones. To achieve this, the study involves the design and construction of a versatile testing platform that can simulate underwater acoustic conditions, with a focus on calibration, sensitivity, frequency response, and noise measurements. Methodologically, this thesis involves the use of traditional hydrophones and a hydrophone built using a 3D printer, the characteristics of which are not known. Using a system composed of a PC and an oscilloscope, a sinusoidal acoustic signal is generated, this is captured by the various hydrophones, the data is analyzed by the system and then compared. By exploiting this method, we were able to obtain the characteristics of the constructed hydrophone, a hydrophone with capacities comparable to those of traditional hydrophones, saving on the production cost. The findings of this study reveal that low-cost hydrophones, when properly characterized and calibrated, can offer a cost-effective alternative without compromising the quality of acoustic data. The research demonstrates the feasibility of employing these hydrophones in scientific, environmental, and industrial applications, thus expanding the accessibility and affordability of underwater acoustic monitoring systems.

Questa tesi presenta un'indagine completa sullo sviluppo e l'implementazione di un sistema di caratterizzazione acustica per idrofoni a basso costo. Gli idrofoni sono componenti critici in varie applicazioni subacquee, tra cui l'oceanografia, la biologia marina e i sistemi di comunicazione subacquea. I sistemi idrofoni tradizionali tendono ad essere costosi, limitandone l’accessibilità e l’impiego in un’ampia gamma di applicazioni, soprattutto nell'ambito dei dissuasori per delfini, strumenti utilizzati per limitare l'interazione dei cetacei con le strumentazioni da pesca, costosi e necessari in gran numero per una singola rete, rendendoli poco utilizzati. L'obiettivo principale di questa ricerca è progettare, sviluppare e convalidare un sistema di caratterizzazione acustica economicamente vantaggioso che consenta misurazioni accurate e affidabili utilizzando idrofoni a basso costo. Per raggiungere questo obiettivo, lo studio prevede la progettazione e la costruzione di una piattaforma di test versatile in grado di simulare le condizioni acustiche subacquee, con particolare attenzione alla calibrazione, alla sensibilità, alla risposta in frequenza e alle misurazioni del rumore. Metodologicamente, questa tesi prevede l'utilizzo di idrofoni tradizionali e di un idrofono costruito attraverso la stampante 3D, del quale non si conoscono le caratteristiche. Utilizzando un sitema composto da un pc e un'oscilloscopio, si genera un segnale acustico sinusoidale, questo viene catturato dai vari idrofoni, i dati vengono analizzati dal sistema e poi confrontati. Sfruttando questo metodo, si è stati in grado di ricavare le caratteristiche dell'idrofono costruito, idrofono con capacità comparabili con quelle degli idrofoni tradizionali, andando a risparmiare sul costo di produzione. I risultati di questo studio rivelano che gli idrofoni a basso costo, se adeguatamente caratterizzati e calibrati, possono offrire un’alternativa economicamente vantaggiosa senza compromettere la qualità dei dati acustici. La ricerca dimostra la fattibilità dell’utilizzo di questi idrofoni in applicazioni scientifiche, ambientali e industriali, ampliando così l’accessibilità e la convenienza dei sistemi di monitoraggio acustico subacqueo.