IT202100014681A1 - Trasduttore per la misurazione delle vibrazioni di un corpo e relativo apparato di misurazione delle vibrazioni - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE del Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo:
?TRASDUTTORE PER LA MISURAZIONE DELLE VIBRAZIONI DI UN CORPO E RELATIVO APPARATO DI MISURAZIONE DELLE VIBRAZIONI?
CAMPO DELL?INVENZIONE
La presente invenzione concerne un trasduttore per la misurazione delle vibrazioni di un corpo e relativo apparato di misurazione delle vibrazioni.
TECNICA ANTERIORE NOTA
Sono noti nella tecnica trasduttori utilizzati per la misurazione delle vibrazioni di un corpo.
Ad esempio, sono noti sensori di vibrazioni che si basano tipicamente su trasduttori piezoelettrici. I trasduttori piezoelettrici sono costituiti da materiali, quali ad esempio il quarzo, che convertono vibrazioni in segnali elettrici. I segnali che si riescono a produrre con i trasduttori piezoelettrici sono per? tipicamente molto deboli, il che significa che essi devono essere amplificati, e ripuliti. Il segnale prodotto dai trasduttori piezoelettrici ? in genere acquisito tramite fili. Nel caso di sensori wireless a distanza una specifica circuiteria, dotata di una propria sorgente di energia a bordo, ? pertanto tipicamente richiesta per effettuare il condizionamento del segnale e per la sua trasmissione.
La privativa JP2016148628A descrive un sensore di vibrazioni autonomo, dove le vibrazioni stesse sono utilizzate come sorgente di energia per il funzionamento del sensore. La struttura proposta ? per? molto complessa. Inoltre tale sistema ? in grado di operare solo in presenza di vibrazioni molto forti, in grado di garantire la conversione di una quantit? di energia sufficiente ad attivare la circuiteria e trasmettere il segnale rilevato.
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La privativa CN108775956A descrive un sensore di vibrazione wireless basato su un trasduttore piezoelettrico, che include il trasduttore, il sistema di conversione del segnale, il sistema di comunicazione wireless e un modulo di interfaccia per la ricarica della batteria. Il segnale acquisito dal sensore viene convertito in digitale tramite un convertitore analogico digitale, e viene trasmesso in maniera wireless usando la frequenza 433 MHz. Tale trasponder richiede pertanto l?uso di una batteria.
Nell?articolo "Wireless vibration sensor using frequency modulation technique" a nome Proc. SPIE 8346, Smart Sensor Phenomena, Technology, Networks, and Systems Integration 2012, 83460V (30 March 2012) (https://doi.org/10.1117/12.915145), ? descritto un trasduttore piezoelettrico che genera un segnale di tensione proporzionale alla deformazione dinamica della struttura ospite. Il segnale di tensione generato viene quindi modulato in frequenza (modulazione FM) per essere trasmesso. Da questa analisi appare evidente che la modulazione non ? associata al principio di trasduzione, ma ? semplicemente una forma di codifica dell?informazione, funzionale al trasferimento wireless dei dati rilevati. In aggiunta, il modulatore FM ? attivo, cio? necessita di una batteria.
Sono noti, inoltre, sensori di vibrazione del tipo a fibra ottica. I sensori di vibrazioni in fibra ottica prevedono l?utilizzo di una sorgente laser, una fibra ottica, e un sensore ottico allineato in grado di rilevare il segnale prodotto in uscita. Tali sensori hanno il vantaggio di essere molto sensibili e di essere immuni a interferenze elettromagnetiche, ma comportano complessit? di fabbricazione e sistemi di processamento del segnale molto costosi.
Ancora, sempre secondo arte nota, sono ben conosciuti i sensori di vibrazione che si basano su accelerometri. Tali sensori consistono in una struttura sospesa dove giace uno dei piatti di un condensatore a piatti piani e paralleli. Quando una vibrazione ? applicata la struttura si muove, modificando la capacit? della struttura. Ad esempio, un sensore di questo genere ? descritto nell?articolo di
dal titolo ?3D-printed sensors: Current progress and future challenges,? e pubblicato in Sensors and Actuators A: Physical, vol.305, p.111916, Apr.2020.
Questo tipo di trasduttori in ogni caso necessita di transponder attivi nel caso in cui l?informazione voglia essere trasmessa a distanza senza fili.
L?articolo scientifico a nome
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dal titolo "A Wireless Passive Vibration Sensor Based on High?Temperature Ceramic for Harsh Environment" (Journal of Sensors, vol. 2021, Article ID 8875907, 9 pages, 2021, https://doi.org/10.1155/2021/8875907) descrive un sensore per la misura della vibrazione che si basa su un risonatore LC, con capacit? variabile. Questo tipo di sensore opera in campo vicino (distanze dell?ordine di qualche millimetro). Il setup di misura include un accoppiatore direzionale tradizionale, tuttavia questo elemento non ha funzione di trasduzione ma serve solo come dispositivo per effettuare la misura dell?impedenza.
Ancora, la privativa US10464569B2 descrive un sensore di vibrazione che utilizza segnali di comunicazione a radiofrequenza. L?informazione della vibrazione ? derivata dalla variazione in un attributo del segnale wireless a RF trasmesso da un trasmettitore e acquisito da un ricevitore. Tali attributi possono consistere nel livello di potenza del segnale oppure nella deviazione standard di un certo set di segnali. Le variazioni degli attributi del segnale sono associate ad un indice (chiamato ?relative relaxation indicator?) che viene presentato all?utilizzatore tramite un display, un suono, una vibrazione o una luce. Il sensore pu? essere integrato in un dispositivo indossabile ed ? attivo.
Tutti gli esempi sopra esposti si basano su principi di funzionamento diversi, ma accomunati dal fatto che implementano comunicazioni senza fili (o wireless), tuttavia sono energeticamente poco efficienti e, comunque, presentano strutture complesse. Scopo, dunque, della presente invenzione ? quello di realizzare un trasduttore per la misurazione delle vibrazioni di un corpo che sia energeticamente estremamente efficiente.
Ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un trasduttore che sia anche preciso ed affidabile.
Infine, scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un trasduttore che sia anche di struttura estremamente semplice e facilmente producibile.
RIASSUNTO DELL?INVENZIONE
Questi ed altri scopi sono raggiunti mediante un trasduttore per la misurazione delle vibrazioni di un corpo, comprendente almeno un componente passivo avente almeno una prima porta configurata per acquisire un primo segnale a frequenza nota ed almeno una seconda porta configurata per la trasmissione di un secondo segnale modulato nella
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banda di detto segnale a frequenza nota, detto componente passivo comprendendo almeno un circuito a microonde, vincolabile solidalmente a detto corpo, associato funzionalmente a detta almeno una prima porta e a detta almeno una seconda porta, e configurato per modulare in ampiezza o in fase detto primo segnale a frequenza nota in ingresso a detta prima porta e trasformarlo in detto secondo segnale in uscita da detta seconda porta, in funzione della forza trasmessa da detto corpo a detto circuito a microonde, almeno quando detto corpo ? soggetto ad una vibrazione.
Tale soluzione permette di raggiungere gli scopi proposti. Infatti, il trasduttore cos? concepito permette di ottenere una misurazione della vibrazione a cui un corpo ? soggetto senza impiegare alcuna fonte di energia, ovvero in maniera completamente passiva, mediante una struttura semplice ed efficiente.
In accordo ad una prima forma realizzativa dell?invenzione, detto componente passivo comprende almeno un accoppiatore direzionale, in cui detto circuito a microonde di detto accoppiatore direzionale comprende almeno una prima linea di trasmissione in microstriscia associata a detto circuito a microonde e collegata direttamente a detta prima porta ed almeno una seconda linea di trasmissione in microstriscia associata a detto circuito a microonde e collegata direttamente a detta seconda porta, ed in cui detta prima linea di trasmissione in microstriscia e detta seconda linea di trasmissione in microstriscia sono dotate, rispettivamente, di almeno una prima porzione ed almeno una seconda porzione conformate per variare la propria distanza tra di loro in funzione della forza trasmessa da detto corpo a detto circuito almeno quando detto corpo ? soggetto ad una vibrazione, in modo tale da modulare in ampiezza, o in fase, detto primo segnale a frequenza nota in ingresso da detta prima porta e trasformarlo in detto secondo segnale in uscita da detta seconda porta.
In questo modo, la modulazione del primo segnale a frequenza nota in ingresso ? ottenuta attraverso la variazione della distanza tra una prima porzione ed una seconda porzione del circuito a microonde del componente passivo.
In particolare, detta prima linea di trasmissione in microstriscia comprende una ulteriore porta di uscita per detto primo segnale noto e detta seconda linea di trasmissione in microstriscia comprende una ulteriore seconda porta isolata.
In particolare, detto circuito a microonde comprende un supporto di base in materiale isolante associato direttamente a detto corpo, in cui detta seconda linea di trasmissione
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in microstriscia ? ricavata, o riportata, su detto supporto isolato. Vantaggiosamente, detta almeno una prima porzione di detta prima linea di trasmissione in microstriscia ? distaccata da detto supporto isolato e giace su un piano orizzontale sovrapposto verticalmente a detta seconda linea di trasmissione in microstriscia in corrispondenza di detta almeno una seconda porzione.
In questa configurazione, detta prima porta e detta ulteriore prima porta sono ricavate, o riportate, su detto supporto di base.
Inoltre, detta almeno una prima porzione di detta prima linea di trasmissione in microstriscia si affaccia a detta almeno una seconda porzione di detta seconda linea di trasmissione in microstriscia. Tale soluzione permette di valutare perfettamente la forza ortogonale che viene trasferita dal corpo al circuito a microonde.
Ancora, detta almeno una prima linea di trasmissione in microstriscia ? rivestita sulla sua superficie superiore da un materiale isolante.
In accordo ad una ulteriore forma realizzativa del trovato, detto componente passivo comprende almeno uno sfasatore; detto circuito a microonde di detto sfasatore comprende almeno una giunzione ibrida ricavata su un supporto di base in materiale isolante. Detta giunzione ibrida ? elettricamente collegata a detta prima porta ed a detta seconda porta ed ? chiusa elettricamente in corrispondenza di un tratto comune. Inoltre, detto trasduttore comprende almeno una lamina metallica avente una prima estremit? vincolata solidalmente a detto supporto di base ed una seconda estremit? libera disposta sovrapposta a detto ramo comune di detta giunzione ibrida in corrispondenza di una porzione di detto ramo comune, in cui sulla superficie superiore di detta almeno una porzione di detto ramo comune, o sulla superficie inferiore di detta estremit? libera, ? posizionato uno strato di materiale isolante in modo tale che tra detta porzione di detto ramo comune e detta estremit? libera di detta giunzione sia realizzato un condensatore. Vantaggiosamente, la distanza tra la superficie superiore di detto strato di materiale isolante e la superficie inferiore di detta estremit? libera, o la superficie inferiore di detto strato in materiale isolante e la superficie superiore di detta porzione di detto ramo comune, ? variabile in funzione della forza trasmessa da detto corpo a detto circuito a microonde almeno quando detto corpo ? soggetto ad una vibrazione, cos? da variare la capacit? elettrica di detto condensatore e tale da modulare in fase detto primo segnale a frequenza nota in ingresso da detta prima porta e trasformarlo in detto secondo segnale
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in uscita da detta seconda porta.
Lo sfasatore ? preferibilmente del tipo a riflessione.
Inoltre, detta giunzione ibrida ? del tipo a 90<o>.
Ulteriormente, detto primo segnale noto ? un?onda sinusoidale la cui frequenza ricade nel campo delle microonde.
Secondo un aspetto particolare dell?invenzione, il trasduttore comprende un moltiplicatore della frequenza di detto primo segnale noto, in cui detto moltiplicatore di frequenza ? disposto funzionalmente tra detta prima porta e detta seconda porta.
L?invenzione riguarda anche un apparato per la misurazione delle vibrazioni di un corpo mediante un trasduttore secondo una o pi? delle rivendicazioni da 1 a 12, in cui detto trasduttore comprende almeno una prima antenna associabile funzionalmente a detta prima porta ed almeno una seconda antenna associabile funzionalmente a detta seconda porta; detto apparato comprende almeno un generatore di un primo segnale di frequenza nota nel campo delle microonde ricevibile da detta prima antenna, almeno un ricevitore di segnale per la ricezione di detto secondo segnale trasmesso da detta seconda antenna ed almeno un analizzatore di spettro per analizzare detto secondo segnale.
Ulteriormente, detta seconda antenna ? polarizzata ortogonalmente rispetto a detta prima antenna.
DESCRIZIONE DELLE FIGURE
Questi ed altri aspetti della presente invenzione verranno resi pi? chiari dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, qui fornita a titolo solamente esemplificativo e non limitativo, con riferimento alle figure allegate, in cui:
la figura 1A ? una vista dall?alto di una prima forma realizzativa del trasduttore secondo l?invenzione;
la figura 1B ? una vista assonometrica parziale del trasduttore mostrato in figura 1A;
la figura 2A ? una vista dall?alto di un trasduttore in accordo ad una ulteriore forma realizzativa dell?invenzione;
la figura 2B ? una vista laterale del trasduttore mostrato in figura 2A;
la figura 3 ? una vista schematica dell?apparato di misurazione della vibrazione di un corpo secondo l?invenzione.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI UNA FORMA DI REALIZZAZIONE
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PREFERITA DELLA PRESENTE INVENZIONE
Come mostrato in figura 1, il trasduttore 1 per la misurazione delle vibrazioni di un corpo 100 comprende un componente passivo 2 avente una prima porta 21 configurata per acquisire un primo segnale a frequenza nota F ed una seconda porta 22 configurata per la trasmissione di un secondo segnale FA modulato nella banda del segnale a frequenza nota F. Tale componente passivo 2 comprende un circuito a microonde C, vincolabile solidalmente al corpo 100, associato funzionalmente alla prima porta 21 ed alla seconda porta 22, e configurato per modulare in ampiezza, o in fase, il primo segnale F a frequenza nota in ingresso alla prima porta 21 e trasformarlo nel secondo segnale FA in uscita dalla seconda porta 22, in funzione della forza trasmessa dal corpo 100 al circuito a microonde C, almeno quando il corpo 100 ? soggetto ad una vibrazione.
In particolare, in accordo ad una prima forma di realizzativa qui descritta, il componente passivo 2 comprende un accoppiatore direzionale 20. In questo caso, dunque, il circuito a microonde C comprende una prima linea di trasmissione in microstriscia 31 associata al circuito a microonde C e collegata direttamente alla prima porta 21 ed una seconda linea di trasmissione in microstriscia 32 associata al circuito a microonde C e collegata direttamente alla seconda porta 22. La prima linea di trasmissione in microstriscia 31 e la seconda linea di trasmissione in microstriscia 32 sono dotate, rispettivamente, di una prima porzione 31a ed una seconda porzione 32b conformate per variare la propria distanza D tra di loro in funzione della forza trasmessa dal corpo 100 al circuito C almeno quando il corpo ? soggetto ad una vibrazione, in modo tale da modulare in ampiezza il primo segnale F a frequenza nota in ingresso dalla prima porta 21 e trasformarlo nel secondo segnale FA in uscita dalla seconda porta 22.
Nello specifico, la prima linea di trasmissione in microstriscia 31 comprende una ulteriore porta di uscita 21? per il primo segnale noto F e la seconda linea di trasmissione in microstriscia 32 comprende una ulteriore seconda porta 22? isolata. Come mostrato in figura 1A, la prima linea di trasmissione in microstriscia 31 ha una forma lineare ( risulta tratteggiata dato che ? coperta da uno strato isolante, come sar? pi? chiaro dalla descrizione riportata pi? in basso), mentre la seconda linea di trasmissione in microstriscia 32 ha una forma sostanzialmente ad ?U?. In figura 1A tale seconda linea di trasmissione 32 ? in parte tratteggiata, sovrapponibile in parte alla
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prima linea di trasmissione in microstriscia 31, ed in parte in linea continua.
Va osservato che la forma delle linee in microstriscia 31 e 32 qui descritta e mostrata nelle figure non ? limitativa dell?invenzione.
Come meglio mostrato in figura 1B, il circuito a microonde C comprende un supporto di base 23 in materiale isolante associato direttamente al corpo 100.
La seconda linea di trasmissione in microstriscia 32 ?, nel caso in ispecie, riportata sul supporto isolato 23. Va osservato che, in altra forma realizzativa, tale seconda linea di trasmissione in microstriscia 32 ? invece ricavata su detto supporto isolato 23. La prima porzione 31a della pista elettricamente conduttrice 31 si distaccata dal supporto isolato 23 e giace su un piano orizzontale P sovrapposto verticalmente alla seconda linea di trasmissione in microstriscia 32 in corrispondenza della seconda porzione 32a. In pratica, la prima porzione 31a giace su un piano orizzontale P parallelo a quello su cui giace la seconda porzione 32a e si trova esattamente sovrapposta a tale seconda porzione 32a. La distanza D tra la prima porzione 31a della prima linea di trasmissione in microstriscia e la seconda porzione 32a della seconda linea di trasmissione in microstriscia 32 varia in funzione della forza a cui ? soggetto il corpo 100. In pratica, a causa della stretta vicinanza della prima porzione 31a e della seconda porzione 32a parte del campo elettrico tempo variante viaggiante sulla prima linea di trasmissione in microstriscia 31 si accoppia con la seconda linea di trasmissione in microstriscia 32. In questo modo, il circuito opera come un accoppiatore direzionale di arte nota, tuttavia, dato che la distanza D tra la prima porzione 31a della prima linea di trasmissione in microstriscia 31 e la seconda porzione 32a della seconda linea di trasmissione in microstriscia 32 varia allora varier? anche in ampiezza il secondo segnale FA in uscita dalla seconda porta 22.
La prima porta 21 e la ulteriore prima porta 21? sono ricavate sul supporto di base 23. In questo modo, la prima linea di trasmissione in microstriscia 31 comprende una prima rampa 31b di transizione disposta tra la prima porta 21 e la prima porzione 31a ed una seconda rampa di transizione 31b? disposta tra la prima porzione 31a e la ulteriore prima porta 21?. Tale seconda rampa di transizione 31b? ha una inclinazione opposta a quella della prima rampa 31b. Va notato che l?oscillazione a cui ? sottoposta la prima porzione 31a a seguito della forza trasmessa dal corpo 100 quando soggetto a vibrazione dipende dalle caratteristiche meccaniche di tale prima rampa 31b e tale seconda rampa 31b?.
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Ancora, la prima porzione 31a della prima linea di trasmissione in microstriscia 31 si affaccia alla seconda porzione 32a della seconda linea di trasmissione in microstriscia 32.
Inoltre, la prima linea di trasmissione in microstriscia 31 ? rivestita sulla sua superficie superiore 33 da un materiale isolante.
In funzione, il segnale noto F entra attraverso la prima porta 21.
Secondo un esempio di forma realizzativa in accordo alla descrizione sopra fornita, la prima linea di trasmissione in microstriscia 31 e la seconda linea di trasmissione in microstriscia 32 possono essere dimensionate per avere una impedenza pari a 50 ?, mentre il circuito C ? dimensionato per operare utilizzando un segnale di ingresso avente portante RF di 2.6 GHz.
Inoltre, La lunghezza I delle linee accoppiate (si veda figura 1A), ovvero delle due porzioni 31a, 32a risulta essere un quarto della lunghezza d?onda nella linea di trasmissione considerata alla frequenza della portante.
Posto che il segnale di ingresso segua un andamento secondo la funzione F=cos(2 ? f0 t), dove f0 ? la frequenza del segnale in ingresso F, nel caso di assenza di vibrazioni agenti sul corpo 100, allora dalla seconda porta 22 uscir? un secondo segnale accoppia FA che ? pari a FA= C F, dove C il coefficiente di accoppiamento in tensione tra le porte 21 e 22.
Se invece il trasduttore 1 ? sottoposto a vibrazioni a seguito delle vibrazioni del corpo 100, cos? che la distanza fra le due porzioni 31a e 32a vari periodicamente, il segnale uscente dalla porta 22 risulta modulato in ampiezza come segue:
FA=C [1+m cos(2 ? f1 t)] F, dove f1 ? la frequenza della vibrazione ed m ? l?indice di modulazione, dipendente dal massimo spostamento delle due porzioni 31a, 32a.
Espandendo l?equazione sopra riportata si ottiene:
FA = C {V1+m/2 cos[2 ? (f0+f1)]+ m/2 cos[2 ? (f0 - f1)]}.
Da quest?ultima equazione si evince che le vibrazioni causano l?insorgenza di bande laterali nello spettro del segnale FA alle frequenze somma e differenza e che le caratteristiche della vibrazione possono essere ricavate dalla frequenza e ampiezza di questi segnali.
In accordo ad una seconda forma realizzativa mostrata nelle figure 2A e 2B, il componente passivo 2 comprende almeno uno sfasatore 70. Il circuito a microonde C
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dello sfasatore 70 comprende una giunzione ibrida 71 ricavata su un supporto di base 72 in materiale isolante. Tale giunzione ibrida 71, che nella forma realizzativa qui descritta ? del tipo a 90<0>, ? elettricamente collegata alla prima porta 21 ed alla seconda porta 22 ed ? chiusa elettricamente in corrispondenza di un ramo comune 73. Va osservato che lo sfasatore 70 ? del tipo noto a riflessione e presenta una configurazione nota al tecnico del settore, ovvero presenta una ramificazione elettricamente conduttrice sostanzialmente ad ?H? 75 cos? che il segnale F in ingresso attraverso la porta 21 viene suddiviso in due met?: una prima met? del segnale ? direttamente trasmessa alla porta di uscita 22 e passa attraverso la ramificazione elettricamente conduttrice sostanzialmente ad ?H? 75, mentre l?altra met? passa per il ramo comune 73. Il trasduttore 1 comprende inoltre una lamina metallica 74 avente una prima estremit? 74a vincolata solidalmente al supporto di base 72 ed una seconda estremit? 74b libera disposta in parte sovrapposta ad una porzione 73a del ramo comune 73 della giunzione ibrida 71. Inoltre, sulla superficie superiore 73b della porzione 73a del ramo comune 73 ? posizionato uno strato di materiale isolante 77, ad esempio dielettrico in mylar, in modo tale che tra la porzione 73a di ramo comune 73 e la estremit? libera 74b della lamina sia realizzato un condensatore T, in cui la distanza D tra la superficie superiore 77a dello strato in materiale isolante 77 e la superficie inferiore 74c dell?estremit? libera 74b della lamina 74 ? variabile in funzione della forza trasmessa dal corpo 100 al circuito a microonde C almeno quando il corpo 100 ? soggetto ad una vibrazione, cos? da variare la capacit? elettrica del condensatore T e tale da modulare in fase il primo segnale a frequenza nota in ingresso dalla prima porta 21 e trasformarlo nel secondo segnale FA in uscita dalla seconda porta 22.
In questo modo il ritardo di fase introdotto dal ramo comune 73 risulta essere funzione della vibrazione subita dal corpo e trasmessa poi alla lamina 74.
In altra forma realizzativa qui non mostrata, lo strato di materiale isolante 77 pu? alternativamente essere disposto sulla superficie inferiore della estremit? libera 74b della lamina cos? che la distanza variabile D sarebbe compresa tra la superficie inferiore dello strato in materiale isolante 77 e la superficie superiore 73b della porzione 73a del ramo comune 73.
In entrambe le forme realizzative sopra descritte, il trasduttore 1 comprende un moltiplicatore della frequenza del primo segnale noto; tale moltiplicatore di frequenza ?
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disposto funzionalmente tra la prima porta 21 e la seconda porta 22. Tale moltiplicatore di frequenza, ad esempio un duplicatore di frequenza, ha la funzione di ridurre il rumore sulla misurazione della intensit? della vibrazione.
In altre forme realizzative, tale moltiplicatore di frequenza pu? anche essere assente senza per questo uscire dall?ambito di tutela della presente invenzione.
Ulteriormente, detto primo segnale noto ? un?onda sinusoidale la cui frequenza ricade nel campo delle microonde.
Sempre secondo l?invenzione, e come mostrato in figura 3, ? reso disponibile un apparato 200 per la misurazione delle vibrazioni di un corpo 100 mediante un trasduttore 1 secondo una delle forme realizzative pi? sopra descritte e, comunque, secondo una o pi? delle rivendicazioni da 1 a 12, in cui il trasduttore 1 comprende una prima antenna 201 associabile funzionalmente alla prima porta 21 ed una seconda antenna 202 associabile funzionalmente alla seconda porta 22. L?apparato 200 comprende anche un generatore 203 di un primo segnale di frequenza nota F nel campo delle microonde ricevibile dalla prima antenna 201, un ricevitore di segnale 204 (o lettore di segnale) per la ricezione del secondo segnale FA trasmesso dalla seconda antenna 202 ed un analizzatore di spettro 205 per analizzare il secondo segnale FA. Va osservato che il ricevitore di segnale 204 pu? anche comprendere una tecnologia del tipo ?software defined radios?, o anche conosciuta con l?acronimo SDR.
Secondo un a forma preferita dell?invenzione, la seconda antenna 202 ? polarizzata ortogonalmente rispetto alla prima antenna 201.
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Claims (14)
1) Trasduttore (1) per la misurazione delle vibrazioni di un corpo (100), comprendente almeno un componente passivo (2) avente almeno una prima porta (21) configurata per acquisire un primo segnale a frequenza nota (F) ed almeno una seconda porta (22) configurata per la trasmissione di un secondo segnale (FA) modulato nella banda di detto segnale a frequenza nota (F), detto componente passivo (2) comprendendo almeno un circuito a microonde (C), vincolabile solidalmente a detto corpo (100), associato funzionalmente a detta almeno una prima porta (21) e a detta almeno una seconda porta (22), e configurato per modulare in ampiezza o in fase detto primo segnale (F) a frequenza nota in ingresso a detta prima porta (21) e trasformarlo in detto secondo segnale (FA) in uscita da detta seconda porta (22), in funzione della forza trasmessa da detto corpo a detto circuito a microonde, almeno quando detto corpo ? soggetto ad una vibrazione.
2) Trasduttore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto componente passivo (2) comprende almeno un accoppiatore direzionale (20), detto circuito a microonde (C) di detto accoppiatore direzionale comprendendo almeno una prima linea di trasmissione in microstriscia (31) associata a detto circuito a microonde e collegata direttamente a detta prima porta (21) ed almeno una seconda linea di trasmissione in microstriscia (32) associata a detto circuito a microonde e collegata direttamente a detta seconda porta (22), detta prima linea di trasmissione in microstriscia (31) e detta seconda linea di trasmissione in microstriscia (32) essendo dotate, rispettivamente, di almeno una prima porzione (31a) ed almeno una seconda porzione (32b) conformate per variare la propria distanza (D) tra di loro in funzione della forza trasmessa da detto corpo a detto circuito almeno quando detto corpo ? soggetto ad una vibrazione, in modo tale da modulare in ampiezza detto primo segnale a frequenza nota in ingresso da detta prima porta (21) e trasformarlo in detto secondo segnale (FA) in uscita da detta seconda porta (22).
3) Trasduttore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta prima linea di trasmissione in microstriscia (31) comprende una ulteriore porta di uscita (21?) per
?
detto primo segnale noto e detta seconda linea di trasmissione in microstriscia (32) comprende una ulteriore seconda porta (22?) isolata.
4) Trasduttore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto circuito a microonde comprende un supporto di base (23) in materiale isolante associato direttamente a detto corpo (100), detta seconda linea di trasmissione in microstriscia (32) essendo ricavata, o riportata, su detto supporto isolato (23), detta almeno una prima porzione (31a) di detta prima linea di trasmissione in microstriscia (31) essendo distaccata da detto supporto isolato (23) e giacendo su un piano orizzontale sovrapposto verticalmente a detta seconda linea di trasmissione in microstriscia (32) in corrispondenza di detta almeno una seconda porzione (32a).
5) Trasduttore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta prima porta (21) e detta ulteriore prima porta (21?) sono ricavate su detto supporto di base.
6) Trasduttore secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detta almeno una prima porzione (31a) di detta prima linea di trasmissione in microstriscia (31) si affaccia a detta almeno una seconda porzione (32a) di detta seconda linea di trasmissione in microstriscia (32).
7) Trasduttore secondo una o pi? delle rivendicazioni da 2 a 6, caratterizzato dal fatto che detta almeno una prima linea di trasmissione in microstriscia (31) ? rivestita sulla sua superficie superiore (31b) da un materiale isolante (33).
8) Trasduttore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto componente passivo (2) comprende almeno uno sfasatore (70), detto circuito a microonde (C) di detto sfasatore comprendendo almeno una giunzione ibrida (71) ricavata su un supporto di base (72) in materiale isolante, detta giunzione ibrida (71) essendo elettricamente collegata a detta prima porta (21) ed a detta seconda porta (22) ed essendo chiusa elettricamente in corrispondenza di un ramo comune (73), e dal fatto di comprendere almeno una lamina metallica (74) avente una prima estremit? (74a) vincolata solidalmente a detto supporto di base (72) ed una seconda estremit? (74b)
?
libera disposta almeno in parte sovrapposta ad almeno una porzione (73a) di detto ramo comune (73) di detta giunzione ibrida (71), sulla superficie superiore (73b) di detta almeno una porzione (73a) di detto ramo comune (73), o sulla superficie inferiore di detta estremit? libera (74b) di detta lamina (74), essendo posizionato almeno uno strato di materiale isolante (77) in modo tale che tra detta porzione (73a) di detto ramo comune (73) e detta estremit? libera (74b) di detta giunzione sia realizzato un condensatore (T), in cui la distanza (D) tra la superficie superiore (77a) di detto strato di materiale isolante (77) e la superficie inferiore (74c) di detta estremit? libera (74), o la superficie inferiore di detto strato in materiale isolante (77) e la superficie superiore di detta porzione (73a) di detto ramo comune (73), ? variabile in funzione della forza trasmessa da detto corpo (100) a detto circuito a microonde almeno quando detto corpo (100) ? soggetto ad una vibrazione, cos? da variare la capacit? elettrica di detto condensatore (T) e tale da modulare in fase detto primo segnale a frequenza nota in ingresso da detta prima porta (21) e trasformarlo in detto secondo segnale (FA) in uscita da detta seconda porta (22).
9) Trasduttore secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto sfasatore ? del tipo a riflessione.
10) Trasduttore secondo la rivendicazione 8 o 9, caratterizzato dal fatto che detta giunzione ibrida (71) ? del tipo a 90<o>.
11) Trasduttore secondo una o pi? delle rivendicazioni da 2 a 10, caratterizzato dal fatto di comprendere un moltiplicatore della frequenza di detto primo segnale noto, detto moltiplicatore di frequenza essendo disposto funzionalmente tra detta prima porta e detta seconda porta.
12) Trasduttore secondo una o pi? delle rivendicazioni da 1 a 11, caratterizzato dal fatto che detto primo segnale noto ? un?onda sinusoidale la cui frequenza ricade nel campo delle microonde.
13) Apparato (200) per la misurazione delle vibrazioni di un corpo mediante un
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trasduttore secondo una o pi? delle rivendicazioni da 1 a 12, in cui detto trasduttore (1) comprende almeno una prima antenna (201) associabile funzionalmente a detta prima porta (21) ed almeno una seconda antenna (202) associabile funzionalmente a detta seconda porta (22), detto apparato (200) comprendendo almeno un generatore (203) di un primo segnale di frequenza nota (F) nel campo delle microonde ricevibile da detta prima antenna (201), almeno un ricevitore di segnale (204) per la ricezione di detto secondo segnale (FA) trasmesso da detta seconda antenna (202) ed almeno un analizzatore di spettro (205) per analizzare detto secondo segnale (FA).
14) Apparato secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detta seconda antenna (202) ? polarizzata ortogonalmente rispetto a detta prima antenna (201).
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