Telemetria

telemetria Insieme di metodi di osservazione aventi lo scopo di fornire la misura della distanza di un oggetto dall’osservatore o anche di misurare un fenomeno che avviene a distanza dal luogo di osservazione.

Il telemetro è lo strumento di misura della distanza tra un oggetto e un osservatore.

Telemetri

I telemetri sono di tipo ottico, a radiofrequenza, a raggi infrarossi o di tipo laser.

fig. 1

fig. 2

Telemetri ottici. I più usati fino alla fine degli anni 1970 si suddividono tra quelli in cui la distanza si valuta mediante l’angolo compreso fra due visuali, e quelli in cui si usa l’effetto stereoscopico. Nei telemetri non stereoscopici si risolve il triangolo telemetrico (fig. 1), di cui un lato, la base telemetrica PQ, è di lunghezza nota b, e gli altri sono costituiti dalle visuali congiungenti l’osservatore a due punti dell’oggetto o l’oggetto a due punti di osservazione. In genere, b è molto minore della distanza d e la misura del solo angolo α tra le visuali fornisce con sufficiente approssimazione il valore di d come d=b/α. A seconda del triangolo telemetrico si hanno vari tipi di telemetri non stereoscopici. Un primo tipo usa un cannocchiale munito di reticolo nel piano focale: quando l’immagine dell’oggetto (per es. una nave di lunghezza b nota), si forma sul piano focale del cannocchiale, dalla sagoma apparente dell’oggetto si risale ad α e quindi a d. In un altro tipo, il telemetro a coincidenza di immagini, usato in alcune macchine fotografiche (fig. 2), due sistemi riflettenti, a (fisso) e c (rotante), riflettono verso l’oculare due immagini dell’oggetto inquadrato. Se α è l’angolo telemetrico, le immagini (con l’obiettivo messo a fuoco all’infinito) non si sovrappongono esattamente (fig. 2A); per avere sovrapposizione (fig. 2B) si deve ruotare c, connesso con la ghiera di messa a fuoco dell’obiettivo.

I telemetri stereoscopici sono costituiti da un binocolo prismatico in cui un sistema di prismi provoca un discostamento tra le due visuali (tra 0,5 e ca. 3 m) ed esalta l’effetto stereoscopico. Mediante marche distanziometriche incise su reticoli si valuta d.

fig. 3

Telemetri a radiofrequenza, a raggi infrarossi, a raggi laser. A partire dagli anni 1970 i telemetri ottici sono stati sostituiti da telemetri che usano radioonde (in particolare microonde) o raggi infrarossi per distanze di decine di kilometri (➔ tellurometro) e raggi laser per distanze minori, di centinaia di metri (fig. 3). La distanza d si ottiene misurando lo sfasamento tra un’onda di frequenza stabile, emessa dal telemetro, e quella rinviata da un retroriflettore, posti a distanza d. A un dato istante, tra sorgente e riflettore si ha un treno d’onde formato da un numero intero n di lunghezze d’onda λ e da una frazione di λ per cui 2d=nλ+2ϕ. Misurando il ritardo di fase, si determina ϕ con precisione di pochi decimillesimi di λ, ma non n. Operando con lunghezze d’onda diverse, per es. 1, 100 e 10.000 m, si ottiene la risoluzione del millimetro, senza ambiguità nel campo di 10 km; si può anche variare la frequenza con continuità, trovandone una per cui d=nλ₁/2, e un’altra, maggiore, per cui lo sfasamento è di nuovo nullo e perciò d=(n+1)λ₂/2. Uguagliando le due espressioni, si ha n=λ₂/(λ₁−λ₂) e quindi l’incognita d. La precisione nel determinare la distanza dipende dalla lunghezza di ogni onda nello spazio e nel tempo e quindi dalla stabilità del modulatore e dall’indice di rifrazione dell’aria, funzione di temperatura, pressione e umidità ambientali.

Biotelemetria

Un’importante applicazione della t. si ha nel settore biomedico con la biotelemetria: parametri e segnali d’interesse fisiologico o clinico misurati sul paziente vengono trasmessi a distanza, sia quando risulti necessario effettuare la misura lasciando il soggetto che si sottopone a essa nelle condizioni più naturali possibili (per es., nel rilievo di variabili biomeccaniche durante studi sulla locomozione umana), sia quando si voglia effettuare il monitoraggio di un paziente sofferente di una determinata patologia, pur consentendogli di svolgere una normale attività domestica e lavorativa. I vari sistemi di t. biomedica possono presentare caratteristiche molto diverse sia relativamente alla tecnica di trasmissione utilizzata (senza fili e con fili, a radioonde, a ultrasuoni, a onde luminose), sia per le distanze di trasmissione fra soggetto e posto di osservazione, sia per il numero di informazioni trasmesse simultaneamente e per le caratteristiche del trasmettitore utilizzato. In alcuni casi, infatti, i parametri biologici possono essere rilevati e trasmessi direttamente dall’interno dell’organismo del paziente mediante trasmettitori microminiaturizzati ingeriti o impiantati chirurgicamente, in altri casi vengono invece utilizzati dei trasmettitori portatili.