ITMI990574A1

ITMI990574A1 - Procedimento e dispositivo per rilevare spostamenti di un corpo vibrante causati da onde sismiche o stress meccanici

Info

Publication number: ITMI990574A1
Application number: IT1999MI000574A
Authority: IT
Inventors: Carmelino Colleo
Original assignee: Carmelino Colleo
Priority date: 1999-03-22
Filing date: 1999-03-22
Publication date: 2000-09-22
Also published as: DE60010958T2; DE60010958D1; EP1039276B1; ES2220279T3; EP1039276A3; IT1312219B1; EP1039276A2; ATE268005T1; PT1039276E

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "PROCEDIMENTO E DISPOSITIVO PER RILEVARE .SPOSTAMEN-TI DI UN CORPO VIBRANTE CAUSATI DA ONDE SISMICHE 0 STRESS MECCANICI"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne un procedimento per rilevare spostamenti di un corpo vibrante causati da onde sismiche o stress meccanici. L'invenzione concerne inoltre un dispositivo per l'attuazione di tale procedimento.

Sono noti rilevatori di onde sismiche basati sull'amplificazione meccanica del segnale sismico, ad esempio, mediante complessi sistemi di leve articolate. Tali rilevatori hanno una evidente percentuale di imprecisione, particolarmente per quanto riguarda la forma reale dell'onda sismica.

Nella domanda di brevetto n. 24418-A/80, presentata il 3 settembre 1980 dallo stesso inventore, è stato descritto un dispositivo che consente di trasmettere le informazioni relative all'ampiezza, alla frequenza ed alla forma degli spostamenti di un corpo vibrante, senza stabilire alcun collegamento meccanico od elettrico tra il detto corpo ed un trasduttore destinato a rilevare ed a misurare le vibrazioni stesse. Il detto dispositivo si basa essenzialmente su un fenomeno sperimentale, riscontrato dallo stesso inventore, secondo cui facendo spostare periodicamente, più o meno rapidamente, avanti ed indietro lungo un asse ideale rettilineo, una sorgente luminosa, si ottiene una "modulazione" del flusso emesso dalla detta sorgente, la cui ampiezza, frequenza e forma può essere determinata mediante un adeguato visualizzatore.

Scopo della presente invenzione è di provvedere, partendo dagli insegnamenti della suddetta domanda di brevetto, un procedimento efficace ed un dispositivo relativamente semplice e di dimensioni notevolmente ridotte, per rilevare spostamenti di un corpo vibrante causati da onde sismiche o stress meccanici, grazie ai quali la rilevazione delle informazioni relative alla forma dell'onda sismica od allo stress meccanico (come, ad esempio, vibrazioni di parti critiche in un aereo, specialmente in fase di decollo o di atterraggio) venga effettuata senza alcun mezzo di collegamento meccanico tra sistema di misura e fenomeno da misurare.

Per conseguire tale scopo, 1'invenzione provvede un procedimento ed un dispositivo per rilevare spostamenti di un corpo vibrante causati da onde sismiche o stress meccanici, la cui caratteristica essenziale consìste nel fatto che le informazioni relative ai detti spostamenti vengono trasmesse ad un adeguato complesso rilevatore mediante raggi luminosi, che vengono modulati per effetto degli spostamenti stessi, in avanti ed in indietro lungo l'asse ottico di trasmissione di una sorgente di radiazioni elettromagnetiche {fotoemettitore), reale o virtuale, e dal fatto che il complesso rilevatore dei detti raggi luminosi modulati comprende almeno un fotosensore {fotorivelatore), un amplificatore ed un apparecchio visualizzatore e/o registratore, a seconda dell'utilità nel caso specifico, fotosensore e fotoemettitore essendo tra loro contrapposti secondo un asse ed essendo sopportati l'uno oscillante e l'altro fisso rispetto a detto supporto. Come si comprende, il fatto che la rilevazione delle informazioni suddette venga effettuata senza alcun collegamento meccanico tra fotosensore e fotoemettitore consente di avere la perfetta rispondenza (identicità) tra vibrazione meccanica e segnale elettronico rilevato.

Il dispositivo per l'attuazione del procedimento secondo l'invenzione comprende essenzialmente: a) un supporto o contenitore stazionario, ancorato rispetto al suolo, se trattasi di scosse sismiche, oppure ad apparecchiature o mezzi mobili (come, ad esempio, treni, aerei, autoveicoli), se trattasi di stress meccanico;

b) una sorgente di radiazioni elettromagnetiche (fotoemettitore), la quale può essere, ad esempio, costituita da un piccolo led o lampada di qualsiasi tipo alimentata in corrente continua e di intensità costante,

c) un fotosensore (per esempio, un fotodiodo od un fototransistore) ,

fotosensore e fotoemettitore essendo tra loro contrapposti secondo un asse ed essendo sopportati l'uno oscillante e l'altro fisso rispetto a detto supporto, nonché

d) un circuito elettronico preamplificatore, per preamplificare la corrente o la tensione proveniente dal detto fotorivelatore, per l'utilizzo con qualsiasi tipo di visualizzatore e/o registratore elettronico. Il segnale di uscita viene quindi elaborato, ad esempio tramite un oscilloscopio, per visualizzare ed analizzare la forma d'onda corrispendente al segnale.

Vantaggiosamente, l'uscita di segnale si può applicare ad un elaboratore elettronico programmato, comprendente una unità di registrazione per la memorizzazione del segnale in funzione del tempo.

Il dispositivo oggetto della presente invenzione viene ora dettagliatamente descritto, per una migliore interpretazione, con riferimento agli annessi disegni che rappresentano, a titolo di esempi non limitativi ed in forma sostanzialmente schematica di principio, tre semplici e fondamentali realizzazioni del dispositivo stesso. Nei detti disegni:

La fig. 1 rappresenta in pianta un dispositivo per l'attuazione del procedimento secondo l'invenzione, in cui la sorgente delle radiazioni elettromagnetiche, indicata con 1, è in questo caso direttamente connessa ad un contenitore rigido, soggetto a vibrazioni. Nella stessa figura, nella zona centrale del contenitore è indicato un equipaggio mobile, costituito da due flange 5 e 6, da due distanziatori di fissaggio 12 e 13 e da un cilindretto 2, che fa da supporto ad un fotosensore 7. Il detto equipaggio è scorrevole su aste cilindriche, temprate e lappate, indicate con 3 e 4. Queste aste sono fissate al contenitore tramite boccole 14, 15, 16, 17 e sono tenute ferme e parallele tra loro mediante flange 18 e 19. Il detto equipaggio mobile può scorrere soltanto longitudinalmente, avanti e indietro (vedi frecce X), proprio nella direzione della fonte di radiazioni elettromagnetiche 1. Quattro molle elicoidali, 8, 9, 10 e 11, consentono una leggera e adeguata compressione, allo scopo di tenere centrato l'equipaggio mobile in posizione di riposo. Il dispositivo comprende inoltre un circuito stampato, contrassegnato con 20, che può essere un preamplificatore od un amplificatore, a seconda dell'utilizzo. Nel presente caso esso è fissato ad una parete del detto contenitore. Tuttavia, detto circuito stampato può essere ricavato da una o da entrambe le flange 18 e 19, nonché da una o da entrambe le flange mobili 5 e 6.

La fìg. 2 è una vista in direzione delle frecce A-A di fig. 1.

In una versione semplificata, come mostra la fig. 3 (vista in sezione secondo la linea A-A di fig. 4), l'equipaggio - che nella versione secondo le figure 1 e 2 è costituito dalle flange 5 e 6 tenute dai distanziatori 12 e 13 e portanti il cilindretto 2 con l'annesso fotosensore 7 - non è più libero di scorrere lungo le due aste lappate, ma le due flange sono fissate su due tiranti filettati, indicati con 3' e 4' in fig. 3, tramite due boccole distanziatrici 23' e 24' e quattro dadi, 25', 26', 27' e 28' . Dette flange 5', 6' sono munite di due centratori elastici, 30' e 31', che consentono al cilindretto 2', contenente il fotosensore 7', di oscillare longitudinalmente nella direzione delle frecce Y, ossia di avvicinarsi ed allontanarsi alternativamente nei confronti del fotoemettitore.

La fig. 4 rappresenta in pianta una delle due flange, quella indicata con 6' con centratore elastico 30'

Un'altra versione, economica e meno ingombrante, è rappresentata nelle figure 5 e 6, che sono rispettivamente una vista in sezione longitudinale ed una vista in pianta.

In un cilindretto 39 è inserito un supporto 40, che sostiene una lama rigida 41 con un fotoemettitore 42 ed una lamella flessibile 43, alla quale è fissato un fotosensore 44. All'interno di questo piccolo contenitore 39 è possibile inserire alcuni componenti elettronici passivi e transistori o operazionali per una preamplificazione del segnale rilevato dal fotosensore.

Naturalmente, numerose varianti potranno in pratica essere apportate rispetto a quanto descritto ed illustrato a solo titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione.

Così, ad esempio, il procedimento ed il dispositivo secondo l'invenzione possono essere utilizzati anche per contare gli impulsi determinati da qualsiasi tipo di urti meccanici.

Inoltre, il dispositivo secondo l'invenzione è usato in combinazione con altri dispositivi simili, quando le vibrazioni si manifestano in direzioni diverse dello spazio.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per rilevare spostamenti di un corpo vibrante causati da onde sismiche o stress meccanici, caratterizzato dal fatto che le informazioni relative ai detti spostamenti vengono trasmesse ad un adeguato complesso rilevatore mediante raggi luminosi, che vengono modulati per effetto degli spostamenti stessi, in avanti ed in indietro, lungo l'asse ottico di trasmissione di una sorgente di radiazioni elettromagnetiche (fotoemettitore), reale o virtuale, detto complesso rilevatore dei detti raggi luminosi modulati comprendendo almeno un fotosensore (fotorivelatore), un amplificatore ed un apparecchio visualizzatore e/o registratore, a seconda dell'utilità nel caso specifico, fotosensore e fotoemettitore essendo tra loro contrapposti secondo un asse ed essendo sopportati l'uno oscillante e l'altro fisso rispetto a detto supporto.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui la sorgente di radiazioni elettromagnetiche (fotoemettitore) con il, suo spostamento lungo l'asse ottico di trasmissione modula i raggi emessi dalla stessa.
3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il segnale di uscita viene elaborato, ad esempio tramite un oscilloscopio, per visualizzare ed analizzare la forma d'onda corrispondente al segnale.
4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui l'uscita di segnale viene applicata ad un elaboratore elettronico programmato, comprendente una unità di registrazione per la memorizzazione del segnale in funzione del tempo.
5. Dispositivo per rilevare spostamenti di un corpo vibrante causati da onde sismiche o stress meccanici, per l'attuazione del procedimento secondo la rivendicazione 1, 2, 3 o 4, caratterizzato dal fatto che comprende: a) un supporto o contenitore stazionario, ancorato rispetto al suolo, se trattasi di scosse sismiche, oppure ad apparecchiature o mezzi mobili (come, ad esempio, treni, aerei, autoveicoli), se trattasi di stress meccanico; b) una sorgente di radiazioni elettromagnetiche (fotoemettitore), la quale può essere, ad esempio, costituita da un piccolo led o lampada di qualsiasi tipo alimentata in corrente continua e di intensità costante, c) un fotosensore (per esempio, un fotodiodo od un fototransistore), — fotosensore e fotoemettitore essendo tra loro contrapposti secondo un asse ed essendo sopportati l'uno oscillante e l'altro fisso rispetto a detto supporto — , nonché d) un circuito elettronico preamplificatore, per preamplificare la corrente o la tensione proveniente dal detto fotorivelatore, per l'utilizzo con qualsiasi tipo di visualizzatore e/o registratore elettronico.
6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che comprende dei mezzi di visualizzazione del segnale di uscita, in cui lo stesso viene elaborato, ad esempio un oscilloscopio per visualizzare ed analizzare la forma d'onda corrispondente al segnale.
7. Dispositivo secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto che l'uscita di segnale è applicata ad un elaboratore elettronico programmato, comprendente una unità di registrazione per la memorizzazione del segnale in funzione del tempo.
8. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, 6 o 7, caratterizzato dal fatto che comprende dei mezzi di trasmissione ad un adeguato complesso rilevatore delle informazioni relative ai detti spostamenti mediante raggi luminosi, i quali sono modulati per effetto degli spostamenti stessi, in avanti ed in indietro, lungo l'asse ottico di trasmissione di una sorgente di radiazioni elettromagnetiche {fotoemettitore), reale o virtuale, e dal fatto che detto complesso rilevatore dei detti raggi luminosi modulati comprende almeno un fotosensore (fotorivelatore), un amplificatore ed un apparecchio visualizzatore e/o registratore, a seconda dell'utilità nel caso specifico, fotosensore e fotoemettitore essendo tra loro contrapposti secondo un asse ed essendo sopportati l'uno oscillante e l'altro fisso rispetto a detto supporto.
9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detta sorgente di radiazioni elettromagnetiche, la quale con i suoi spostamenti-lungo l'asse ottico di trasmissione modula i raggi emessi dalla stessa, è costituita da una lampadina elettrica, un led o un fotoemettitore o da altra sorgente di radiazioni elettromagnetiche sensibilizzante per qualsiasi tipo di fotosensore, alimentata in corrente continua.
10. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, 6, 7, 8 o 9, caratterizzato dal fatto che comprende un equipaggio mobile, fissato rigidamente al corpo vibrante ed il quale porta solidale il fotoemettitore o il fotosensore.
11. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, 6, 7, 8, 9 o 10, caratterizzato dal fatto che è usato come contatore di impulsi determinati da urti meccanici.
12. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, 6, 7, 8, 9, 10 o 11, caratterizzato dal fatto che esso è usato in combinazione con altri dispositivi simili, quando le vibrazioni si manifestano in direzioni diverse dello spazio.
13. Procedimento e dispositivo per rilevare spostamenti di un corpo vibrante causati da onde sismiche o stress meccanici secondo le rivendicazioni precedenti e sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.