INDAGINE ENDOSCOPICA E VIDEOENDOSCOPICA

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1 INDAGINE ENDOSCOPICA E VIDEOENDOSCOPICA Oggetto dell indagine: Strutture (murature, volte, solai, travi lignee, ecc.) Dati rilevabili: Caratteristiche fisiche, morfologiche, compositive e del degrado all'interno della struttura indagata - Rilievo geometrico monodimensionale Risultati producibili: Descrizione stratigrafica centimetrica - Graficizzazione della superficie del percorso endoscopico - Fotografie endoscopiche - Videoregistrazione in VCR - VHS

2 Tecnica applicativa: Realizzazione di un foro di diametro mm con aspirazione e lavaggio dello stesso e successiva ispezione interna visiva tramite la sonda ottica; l'analisi è riportata su apposite schede insieme alla documentazione fotografica (cassetta documentale filmata VCR) ottenuta mediante speciale adattatore ottico e macchina fotografica (adattatore ottico per telecamera, con eventuale commento vocale)

3 Endoscopi - Videoendoscopi endoscopi rigidi o boroscopi endoscopi flessibili videoendoscopi o sonde televisive Se la fonte di illuminazione (lampada alogena) è posta all'estremità dell'obiettivo, vengono classificati come endoscopi a luce calda; se invece utilizzano fibre ottiche per la trasmissione dell illuminazione alla punta dell endoscopio, vengono definiti a luce fredda.

4 Georadar

5 La Tecnica Georadar I sistemi georadar sono strumenti di indagine non invasiva. Attraverso l'utilizzo delle onde elettromagnetiche questi sistemi sono in grado di esaminare i materiali indagati senza interferire nelle loro caratteristiche fisiche, meccaniche e chimiche.

6 Il georadar, nell applicazione alla introspezione del suolo, è, in generale, una tecnica che consente di rivelare in modo non distruttivo e non invasivo la presenza e la posizione di oggetti sepolti utilizzando il fenomeno della riflessione delle onde elettromagnetiche.la tecnologia è basata sullo stesso principio dei sistemi radar convenzionali, ma con alcune differenze significative:

7 PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO Il radar trasmette un piccolo impulso di onda EM mediante l antennal L energia riflessa dalla discontinuità è catturata e ricevuta dall antenna. antenna. La profondità e la risoluzione sono relative alla frequenza dell antenna, alla potenza trasmessa e alle proprietà dielettriche del terreno.

8 PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO Antenna Tempo di ritardo Posizione dell antenna

9 Principio di funzionamento Il funzionamento del georadar si basa sulla capacità dello strumento di emettere segnali a radiofrequenza (compresi tipicamente nel range 100 MHz 1Ghz) e di registrare quindi le eco reirradiate dagli oggetti presenti nel sottosuolo, caratterizzati da dimensioni sufficienti e da proprietà elettromagnetiche diverse rispetto a quelle di ciò che li circonda.

10 Componenti del radar Unità centrale Georadar Data Logger Antenne Software di elaborazione

11 Unità centrale Antenne Data Logger

12 In generale, un mezzo omogeneo è definito da un punto di vista elettrico, da una coppia di valori: costante dielettrica relativa ( r) conduttività ( ) Nella propagazione delle onde elettromagnetiche nel suolo si evidenziano i seguenti aspetti: la riflessione la attenuazione la portata la velocità di propagazione

13 Una riflessione dell onda elettromagnetica si verifica ogni volta che il mezzo di propagazione mostra una variazione delle caratteristiche elettromagnetiche. La capacità di riflessione di un bersaglio è espressa dal parametro S.E.R.(Superficie Equivalente Radar), la cui valutazione è funzione di una molteplicità di parametri: la forma del bersaglio la sua dimensione il materiale del bersaglio il materiale ad esso circostante la frequenza e la polarizzazione della onda e.m. incidente la distanza dall antenna

14 La attenuazione dell onda elettromagnetica è la caratteristica per cui l energia diminuisce progressivamente all aumentare della profondità è espressa in decibel/metro. E originata da vari effetti, tra i quali i principali sono: la conducibilità del mezzo (nell attraversare mezzi conduttivi l onda elettromagnetica origina correnti che le sottraggono energia) fenomeni di risonanza delle molecole d acqua, o di altre molecole presenti nel sottosuolo l attenuazione geometrica, causata dal fatto che, durante la propagazione, l energia e.m. si distribuisce su di un fronte d onda la cui superficie aumenta man mano che ci si allontana dall antenna, diminuendo di fatto l energia globale che incide sui singoli bersagli.

15 La penetrazione dell onda elettromagnetica (o portata) è un fattore strettamente legato alla attenuazione; in pratica essa è fortemente dipendente della natura del suolo, o meglio dalla sua conducibilità. Esistono terreni caratterizzati da bassa conducibilità e buona omogeneità, in cui la penetrazione può essere molto elevata ad esempio roccia compatta, ghiaccio, sabbia asciutta, ecc. Nei terreni comuni, invece, (di natura argillosa, sabbiosa e ghiaie) la presenza di acqua e dei sali in essa disciolti, limita la penetrazione a pochi metri; in particolare la penetrazione può risultare assai ridotta per terreni saturi di acqua.

16 La velocità di propagazione è essenziale per misurare correttamente la profondità dei bersagli; essa è funzione della costante dielettrica del mezzo, e può variare di quasi 10 volte in funzione della natura del suolo; la velocità di propagazione è espressa, nel sistema MKS, in m/sec. Per semplicità di notazione in campo radar la velocità di propagazione è spesso espressa in cm/nsec: velocità nel vuoto (ed in aria): 30 cm/nsec velocità nel marmo: 11 cm/nsec velocità in suoli tipici urbani: 7-12 cm/nsec velocità nell acqua: 3.3 cm/nsec

17 Le Antenne La scelta dell antenna è la fase fondamentale di un indagine georadar e si effettua considerando gli elementi fondamentali del rilievo: Le antenne possono operare in tre modi principali: disposizione monostatica; disposizione bistatica; disposizione cross-polare.

18 Disposizione delle antenne

19 Disposizione monostatica Con la disposizione monostatica, trasmettitore (TX) e ricevitore (RX) sono assemblati in un unica struttura, permettendo di ottenere informazioni in tutta l area indagata e di determinare la profondità di bersagli. Tale disposizione è consigliata per ottenere informazioni superficiali quali servizi e reperti archeologici con antenne a frequenza medio-alta ( MHz).

20 Disposizione bistatica Con la disposizione bistatica, trasmettitore (TX) e ricevitore (RX) sono separati e messi ad una certa distanza l uno dall altro. Il vantaggio consiste in una risposta più dettagliata nelle zone più profonde, mentre lo svantaggio consiste nell assenza di risposta in una porzione di terreno d funzione della distanza reciproca dei due componenti. Tale disposizione è consigliata per ottenere informazioni da zone profonde ed è generalmente impiegata con antenne a frequenza medio-bassa ( MHz) e finalità geologiche.

21 Disposizione Cross-Polare Con la disposizione cross-polare, trasmettitore e ricevitore sono ortogonali tra loro. Tale disposizione risulta particolarmente utile nel riconoscimento di bersagli inclinati obliqui rispetto alla direzione di trascinamento delle antenne ed inoltre per particolari applicazioni scientifiche

22 Esistono poi trasduttori dedicati alle indagini in fori di perforazione. Tali sensori sono alloggiati all interno di una struttura cilindrica, in grado di essere introdotti all interno di fori di sondaggio. Tali antenne, omnidirezionali, sono caratterizzate tipicamente da basse frequenze e possono essere anch esse utilizzate nelle configurazioni mostrate in Fig. 2-3: monostatica bistatica Antenne da foro

23 Antenne da foro

24 La scelta della frequenza dell antenna è inversamente proporzionale alla profondità d investigazione

25 Perciò la scelta della frequenza è frutto di un compromesso tra le seguenti esigenze: basse frequenze sono desiderabili per una maggiore penetrazione alte frequenze sono desiderabili perché consentono di ottenere una migliore risoluzione, e quindi una migliore qualità dell immagine radar; inoltre ad alte frequenze corrispondono antenne più piccole, e quindi più leggere e maneggevoli.

26 Antenne a bassa frequenza In generale le antenne a bassa frequenza ( MHz) sono indicate per indagini profonde, poiché possiedono una alta capacità di penetrazione ed una bassa risoluzione, In particolare queste antenne vengono impiegate per la ricerca di: orizzonti stratigrafici; falde; cavità; zone di fratturazione.

27 Antenne a media frequenza Antenne a media frequenza ( MHz) per ricerche superficiali: resti archeologici; sottoservizi.

28 Antenne ad alta frequenza Antenne ad alta frequenze ( MHz) per indagini di elevato dettaglio, quali: stato dei manufatti; resti archeologici.

29 ARRAY DI 4 ANTENNE ( MHz) 600MHz 200MHz 1600MHz ARRAY DI 8 ANTENNE ( MHz) MHz

30 Monitor 4 Trasmettitore 1 Ricevitore 3 Antenna 2 Terreno oggetto sepolto Schema a blocchi di principio

31 Risultati Radiogrammi Durante la scansione vengono collezionate una serie di riflessioni da punti adiacenti (tipicamente uno ogni 2 o 3 cm), le quali costituiscono l immagine della sezione radar; in presenza di uno oggetto sepolto (p.e. un tubo) si ottiene una immagine radar con una caratteristica forma iperbolica (vedi Fig.). Anomalia

32 Chiesa di S. Gennaro Minori Finalità dell intervento Il fine dell indagine è stato quello di investigare il sottosuolo dei locali della chiesa in cui verrà effettuata una ristrutturazione funzionale degli stessi, ricadenti nel Comune di Minori, per individuare anomalie dovute a cavità antropiche entro il volume significativo delle opere di fondazione.

33 Direzione scans. Long. Direzione scans. Long.

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