Telerivelamento - INFN Sezione di Ferrara
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Lavori in corso a Fisica:<br />
TELERILEVAMENTO<br />
prof. Francesco Pedrielli<br />
dott. Federico Ferrari<br />
dott. Italo Di Giovanni
• I sensori MEMS<br />
Sommario<br />
• Applicazione all’analisi vibrazionale<br />
• Applicazioni in campo geofisico<br />
• Applicazioni in ambito me<strong>di</strong>co<br />
• Le nostre collaborazioni<br />
• Possibilità <strong>di</strong> tesi (con sviluppo software in ambiente LabVIEW)
iMEMS: Integrazione <strong>di</strong> elementi meccanici e<br />
componenti elettroniche su un comune substrato <strong>di</strong> silicio<br />
Accelerometri MEMS: principio <strong>di</strong> funzionamento<br />
Si basano principalmente sulla misura <strong>di</strong> variazioni capacitive, indotte dalle<br />
accelerazioni cui il sensore è sottoposto<br />
I processi <strong>di</strong> microincisione permettono <strong>di</strong> realizzare condensatori costituiti da più<br />
armature, che possono oscillare attorno ad una posizione <strong>di</strong> equilibrio, provocando<br />
variazioni capacitive.<br />
Tali variazioni sono dell’or<strong>di</strong>ne <strong>di</strong> 10-18 ÷ 10-21 F e possono essere rilevate proprio<br />
grazie alla tecnologia costruttiva dei MEMS che integra l’elettronica all’interno del<br />
sensore.<br />
C
Affidabilità<br />
- Proprietà dei materiali impiegati<br />
- Incapsulamento<br />
Caratteristiche industriali<br />
dei prodotti<br />
- Produzione su larga scala<br />
- Omogeneità della lavorazione<br />
Precisione e rapporto<br />
segnale rumore elevati<br />
- Precisione costruttiva<br />
- Integrazione fra elettronica<br />
e meccanica<br />
CARATTERISTICHE<br />
PRINCIPALI<br />
Consumi limitati<br />
- Miniaturizzazione<br />
Dimensioni ridotte
Misure vibrazionali e <strong>di</strong> pressione applicate alla fluido<strong>di</strong>namica<br />
Misura dell’impedenza meccanica per la caratterizzazione delle grandezze fisiche<br />
in tubature con flui<strong>di</strong> in pressione:<br />
- Calcolo della funzione <strong>di</strong> trasferimento<br />
- Calcolo della Insertion Loss<br />
- Calcolo della Transmission Loss
Accelerometri MEMS: monitoraggio del fronte <strong>di</strong> una frana<br />
≅ 120<br />
m<br />
Accelerometro triassiale in grado<br />
<strong>di</strong> misurare accelerazioni dell’or<strong>di</strong>ne <strong>di</strong><br />
1/1000 g ≅ 1/20 <strong>di</strong> grado
Blocco che consente <strong>di</strong> mantenere<br />
in posizione i tubi d’acciaio<br />
Installazione: frana <strong>di</strong> Lezza Nuova (MO)<br />
I tubi vengono agganciati sul posto<br />
e poi calati nelle rispettive se<strong>di</strong><br />
Scheda superficiale che gestisce<br />
l’acquisizione dei dati per la<br />
perforazione corrispondente
Una verifica sul campo: frana Biricuccola (MO)<br />
Confronto fra:<br />
Perforazione<br />
profon<strong>di</strong>tà 23 m<br />
campionamento ogni 50 cm<br />
- metodo <strong>di</strong> misura tra<strong>di</strong>zionale;<br />
- MEMS con segnale <strong>di</strong>gitale;<br />
- MEMS con segnale analogico.
Geotermia a bassa entalpia (CGT Siena)<br />
Il profilo <strong>di</strong> temperatura del terreno<br />
Arenarie Sabbie<br />
Argille Z = -10 m<br />
Test <strong>di</strong> resa termica: lo strumento…<br />
Componenti….<br />
Test <strong>di</strong> resa termica: come si esegue la misura…<br />
Il GRT viene effettuato su una sonda pilota<br />
Durante il GRT una quantit à definita <strong>di</strong> liquido<br />
termovettore ad una certa temperatura (nota) viene<br />
fatto circolare all’interno della sonda<br />
Si misura la <strong>di</strong>fferenza <strong>di</strong><br />
temperatura del fluido<br />
all’ingresso e all ’uscita<br />
dalla sonda, determinando<br />
<strong>di</strong> conseguenza lo scambio<br />
termico<br />
Durata del test:<br />
72 ore<br />
Test <strong>di</strong> resa termica: risultati…<br />
Si ricavano i valori <strong>di</strong>:<br />
• Conducibilità termica del terreno;<br />
• Resistenza termica del terreno;<br />
• Temperatura me<strong>di</strong>a del suolo.
Utilizzo in ambito me<strong>di</strong>co: analisi della firma<br />
Acquisizione del segnale accelerometrico rilevato <strong>di</strong>rettamente dalla penna durante<br />
la scrittura in contemporanea con il segnale proveniente da una videocamera.<br />
Questo stu<strong>di</strong>o, in collaborazione con il <strong>di</strong>partimento <strong>di</strong> Neurologia dell’Università <strong>di</strong><br />
<strong>Ferrara</strong>, si pone come obiettivo l’utilizzo dei segnali <strong>di</strong> accelerazione come in<strong>di</strong>catori<br />
dello stato <strong>di</strong> “salute” delle cellule nervose sia in ambiente terapeutico (morbo<br />
Parkinson) che in quello post terapia, integrandolo nella fase <strong>di</strong> riabilitazione.
• CNR – IMAMOTER – <strong>Ferrara</strong><br />
• CGT – Centro <strong>di</strong> GeoTecnologie (Univ. Di Siena)<br />
• OGS – Osservatorio Geofisico Sperimentale – Trieste<br />
• Provincia <strong>di</strong> Modena<br />
• Consorzio SPINNER<br />
Le nostre collaborazioni esterne<br />
• Sycorex – Riutilizzo materiali in gomma<br />
• systemlife – Depurazione polveri sottili<br />
• Gruppo Severin – Vibrazioni in e<strong>di</strong>lizia
Possibilità <strong>di</strong> tesi<br />
• Impedenza meccanica e vibrazioni<br />
• Tecniche innovative <strong>di</strong> monitoraggio in<br />
campo geofisico<br />
• Analisi dei segnali accelerometrici a fini <strong>di</strong><br />
<strong>di</strong>agnostica neurologica<br />
• Realizzazione <strong>di</strong> macchina <strong>di</strong> test delle<br />
caratteristiche geotermiche dei terreni
Grazie.
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