ITPD20100098A1 - Dispositivo e metodo di taratura di dispositivi laser di misurazione di velocità. - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo::

“Dispositivo e metodo di taratura di dispositivi laser di misurazione di velocità†Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo e metodo di taratura di dispositivi laser di misurazione di velocità (telelaser).

Stato della tecnica

Un telelaser emette un fascio laser mediante un emettitore per misurare, a brevi intervalli di tempo noti ∆tav, la distanza che lo separa da un bersaglio mobile. In particolare, detta distanza viene misurata sulla base del tempo intercorrente tra l’emissione dell’impulso laser ed il suo ritorno a seguito di riflessione. Il fascio di ritorno viene dunque rilevato dal telelaser mediante un apposito fotodiodo.

Dunque il segnale laser emesso presenta una ampiezza modulata ad una frequenza nota f, ad esempio, sotto forma di onda quadra, con treni d’onda aventi periodo ∆tav.

Dalla differenza ∆L tra due distanze calcolate ogni ∆tavsi risale alla velocità v di avvicinamento/allontanamento del veicolo a mezzo della nota espressione v=∆L/∆tav.

Il microprocessore di cui à ̈ dotato, sulla base del segnale di ritorno riflesso dal bersaglio e rilevato da un apposito fotodiodo, calcola quindi tali distanze in relazione al tempo, determinando così la velocità del bersaglio.

In una serie di misurazioni eseguita mediante telelaser, la velocità v del veicolo tra le due fasi à ̈ calcolata basandosi sull’ipotesi che v sia molto minore della velocità c della luce.

Un altro metodo di funzionamento di un telelaser prevede che detto fascio laser emesso venga modulato ad una frequenza e fase nota, per cui detta distanza tra il telelaser ed un bersaglio viene calcolata dalla misura di sfasamento tra l’onda di ritorno e detta fase nota.

Un metodo noto prevede la misura del ritardo di un segnale elettrico (10-150 ps) che viene poi trasformato in un segnale ottico per poi essere riconvertito in segnale elettrico.

Sommario dell’invenzione

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un dispositivo di taratura di dispositivi laser di misurazione di velocità alternativo rispetto a detti sistemi noti. E’ oggetto della presente invenzione un sistema e metodo di taratura di dispositivi laser di misura di velocità, conformemente alla rivendicazione 1.

Vantaggiosamente, viene variato il cammino ottico mediante un commutatore ed una molteplicità di fibre ottiche. Detta commutazione à ̈ comandata mediante un primo segnale elettrico, sulla base di un secondo segnale elettrico corrispondente ad una forma d’onda del segnale laser emesso dal dispositivo oggetto di taratura. Un altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di risolvere il problema della caratterizzazione di una fibra ottica di un dispositivo di taratura di dispositivi laser di misurazione di velocità.

E’ oggetto della presente invenzione un metodo di caratterizzazione preliminare di un dispositivo e metodo di caratterizzazione di almeno una fibra ottica di un dispositivo di taratura di dispositivi laser di misurazione di velocità.

Secondo una variante preferita del trovato vengono caratterizzate almeno coppie di fibre ottiche di lunghezza differente di un dispositivo di taratura in modo da annullare contributi in termini di cammini ottici dati dai componenti definenti il dispositivo di caratterizzazione.

Vantaggiosamente, tale metodo e dispositivo di caratterizzazione sfrutta la tecnica generalmente nota con l’espressione anglosassone “di Lock-in†.

Le rivendicazioni descrivono realizzazioni preferite dell’invenzione, formando parte integrante della presente descrizione.

Breve descrizione delle Figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, di un dispositivo e metodo di taratura di dispositivi laser di misurazione di velocità, illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle unite tavole di disegno in cui:

la Fig.1 rappresenta uno schema generale del trovato e di un suo impiego;

la Fig. 2 rappresenta uno schema di principio relativo al metodo di caratterizzazione oggetto del presente trovato che sfrutta la tecnica del Lock-in; Fig. 3 raffigura uno schema generale di caratterizzazione del trovato di figura 1.

I numeri e le lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti.

Descrizione in dettaglio di una forma di realizzazione preferita dell’invenzione Il dispositivo di taratura oggetto della presente invenzione, con riferimento alla figura 1, comprende i seguenti componenti:

- un beam splitter BS, cioà ̈ un dispositivo ottico in grado di separare un segnale ottico incidente in due contributi, atto a dividere un impulso laser emesso da un dispositivo telelaser AV in due porzioni di fascio laser per deviare un primo contributo direttamente verso un primo fotodiodo PD1, e per deviare un secondo contributo verso uno switch ottico OS-1;

- un fotodiodo PD1 atto ad acquisire detto impulso laser;

- detto switch ottico OS-1 comprende un canale di ingresso e due o più canali di uscita OFin; detto switch può essere un deviatore;

- ciascuna uscita di detto switch à ̈ connessa ad un ingresso di una fibra ottica OF1, OF2, OF3,..,OFi di lunghezza differenziata tra loro, in modo da riprodurre diversi cammini ottici;

- un secondo switch ottico OS-2 comprendente un medesimo numero di canali di ingresso di detto primo switch OS-1 ed un canale di uscita; anche OS-2 può essere un deviatore; ciascun ingresso di detto secondo switch à ̈ collegato ad una uscita di dette fibre ottiche OF1, OF2, OF3,..,OFi;

- detti switch ottici OS-1 e OS-2 sono controllati in modo sincrono tra loro da una scheda FPGA per selezionare alternativamente la fibra ottica che deve essere attraversata da detto impulso laser;

- il segnale in uscita da detto secondo switch ottico OS-2 viene collimato e condotto in ingresso al rispettivo diodo PD di un medesimo telelaser AV emettente detto impulso laser;

- Il segnale acquisito da detto primo fotodiodo PD1 viene amplificato mediante un amplificatore CA e portato in ingresso ad un apposito TRIGGER di detta scheda FPGA;

- un computer PC comprendente detta scheda FPGA controlla il funzionamento di detti switch OS-1 e OS-2.

Collimatori ottici COL1, COL2 possono essere interposti tra due componenti per ottimizzare il cammino ottico del fascio laser nel dispositivo.

Vantaggiosamente, non risulta necessario interfacciarsi elettricamente con il telelaser, ma à ̈ sufficiente far corrispondere il suo emettitore laser con detto beam splitter BS ed il suo fotodiodo con l’uscita di detto secondo switch OS-2.

Le fibre ottiche possono essere disposte ad esempio in rocchetti in modo da limitare il loro ingombro.

Un dispositivo telelser AV emette un treno di k impulsi laser. Detti impulsi hanno una distanza temporale pari a ∆tav. Detto segnale costituisce il riferimento per il controllo del movimento di detti switch ottici OS-1 e OS-2 sincronizzati con detto impulso laser. Per questo motivo à ̈ opportuno che venga acquisito da detto primo fotodiodo ed inviato a detto PC che controlla la commutazione di detti switch, in quanto detta commutazione deve essere sincrona con detto treno di impulsi.

Dunque, detta scheda FPGA controllata dal PC sincronizzata con detto TRIGGER devia, in tempi noti ∆tavtra gli impulsi emessi da detto dispositivo AV, il fascio laser alternativamente sulle fibre ottiche di uscita OFin.

Il numero di fibre ottiche, e dunque il numero di ingressi/uscite di detti switch, deve essere almeno pari al numero di impulsi k emessi da detto dispositivo telelaser in ciascun treno di impulsi.

Risulta solo necessario sincronizzare mediante trigger il movimento di detti switch con il valore di ∆tavcaratteristico del periodo dei treni d’onda emessi dall’emettitore laser del telelaser.

Si può fare riferimento al datasheet del telelaser oppure misurarlo mediante un oscilloscopio o dispositivi adatti ad una misurazione di un periodo.

In funzione della successione di fibre ottiche che vengono selezionate dal PC per la scheda FPGA, un telelaser vede un bersaglio virtuale muoversi, poiché varia il tempo di percorrenza del cammino ottico del laser emesso dal proprio emettitore LAS e ricevuto dal proprio fotodiodo PD.

Supponendo noti e precedentemente impostati i cammini ottici tra cui passa detto fascio laser allora à ̈ noto il valore ∆Lj0(differenza di cammino ottico tra le fibre j e 0) preliminarmente calcolato, per cui si procede al confronto di detto valore Vamisurato e il valore di velocità calcolato ∆Lj0/∆tav.

La velocità a cui il telelaser risulta essere tarato dipende dalle lunghezze relative del particolare set di fibre ottiche scelto (Tab.1); semplicemente variando tale set di fibre, il dispositivo di taratura realizza virtualmente un numero arbitrario di velocità note con cui confrontare i corrispondenti valori Varilevati dal telelaser. Tabella 1:

Detto dispositivo telelaser AV misura quindi una velocità v in seguito alla simulazione di spostamento operata da detto dispositivo. Essendo note con precisione le lunghezze di dette fibre ottiche e l’intervallo di tempo ∆tavdetta velocità à ̈ confrontata con Lfibra/∆tav ottenendo una taratura di detto dispositivo telelaser.

Allo scopo di rendere funzionante il dispositivo appena descritto à ̈ indispensabile conoscere con precisione la lunghezza di ciascuna fibra ottica in termini di cammino ottico, in modo da conoscere esattamente quale sarebbe la velocità di un bersaglio virtuale il cui fascio laser riflesso attraversa in successione due o più di dette fibre ottiche.

E’ pure oggetto della presente invenzione un dispositivo e metodo di caratterizzazione di una fibra ottica.

Per tale scopo à ̈ di seguito descritto una variante di dispositivo di caratterizzazione di una fibra ottica basato sulla tecnica del Lock-in.

Preliminarmente, con l’aiuto della figura 2 à ̈ mostrato uno schema di principio relativo al metodo di caratterizzazione che sfrutta la tecnica del Lock-in.

Un segnale laser conforme con quanto detto prima, di una sorgente laser LAS_A viene diviso in un primo ed un secondo contributo. Detto primo contributo percorre un tratto LR di cammino ottico, mentre detto secondo contributo viene indotto a percorrere un cammino ottico di lunghezza L1, L2, etc. in relazione alla fibra ottica OF1, OF2, etc. impiegata. I due segnali vengono allora portati in ingresso ad un mixer MX che moltiplica detti due contributi.

La tecnica del Lock-in à ̈ utile per misurare lo sfasamento tra due onde, come ad esempio quando à ̈ necessario estrarre un segnale con frequenza nota da un ambiente molto rumoroso. Essa prevede che un segnale di ingresso viene moltiplicato per un segnale di riferimento con la stessa frequenza.

Il prodotto di detti segnali à ̈ definito da una componente continua e una componente a frequenza doppia della portante.

La componente continua dipende solo dallo sfasamento tra le due onde e ha un’ampiezza pari alla metà del prodotto tra le ampiezze del segnale e del riferimento. A seconda dei dati a disposizione si può ricavare l’ampiezza del segnale cercato o il suo sfasamento.

In accordo con la tecnica di Lock-in siano sR(t) e s0(t) funzioni d’onda corrispondenti ai segnali incidenti sui due fotodiodi:

Tali segnali hanno la stessa frequenza f di modulazione del laser, ma risultano sfasati di ∆φ= φ0 - φR, a seguito della differenza ∆L0tra i cammini ottici percorsi, cioà ̈ pari a L0- LR.

Per determinare il valore di ∆φ occorre che i due segnali, una volta amplificati, confluiscano al mixer, dove vengono moltiplicati tra loro:

Il segnale risultante smixer:

à ̈ la somma a primo membro di una componente continua DC, proporzionale al semi-prodotto delle ampiezze dei due segnali sR(t) e s0(t) ed al coseno della loro differenza di fase ∆φ, e di una componente a frequenza 2f a secondo membro. Allora, isolando la componente DC all’uscita del mixer, per mezzo di detto filtro passa-basso, si determina ∆φ come:

Essendo piccoli gli sfasamenti procurati dalla differenza dei cammini ottici, conviene introdurre uno sfasamento iniziale di pi/2 tra i due segnali s0(t) e sR(t), ad esempio sommando pi /2 alla fase φR. In tal modo, il cos(∆φ) diventa cos(∆φ+ pi/2), cioà ̈ sen(∆φ), con il vantaggio di linearizzare la relazione proprio in ∆φ e di aumentare la sensibilità del sistema alle piccole variazioni di fase oggetto di misurazione.

Dalla conoscenza di ∆φ e di f, espressi rispettivamente in radianti ed in Hz, si determina il ritardo temporale ∆t in secondi del segnale s0(t) rispetto al segnale sR(t), attraverso una proporzione, per esempio:

quindi, si determina la differenza ∆L0espressa in metri tra i cammini ottici percorsi:

Ove c à ̈ la velocità della luce.

Lo stesso procedimento si itera per ciascuna fibra ottica j. La differenza tra detti cammini ottici ∆Lje detto cammino ottico di riferimento ∆L0cioà ̈ in assenza di fibra risulta quindi:

∆Lj0=∆Lj− ∆ L0

ovvero indipendente dalla lunghezza di riferimento LR.

Il valore ∆Lj0à ̈ una misura di lunghezza aria-equivalente, pari cioà ̈ al prodotto tra la lunghezza geometrica effettiva Leff della fibra ottica e l’indice di rifrazione del materiale di cui la fibra ottica stessa à ̈ costituita.

Iterando questo procedimento su più fibre ottiche, si possono determinare i valori ∆Lj.

Una misurazione preliminare dell’indice di rifrazione delle fibre ottiche può essere realizzata vantaggiosamente tramite distanziometro laser.

Solo dopo una precisa caratterizzazione delle fibre ottiche il dispositivo di taratura può essere impiegato per tarare un telelaser.

Secondo una variante preferita di un dispositivo di caratterizzazione di fibre ottiche, descritto di seguito con l’aiuto della figura 3, si preferisce effettuare un prodotto di segnali elettici corrispondenti a detti due contributi in cui il segnale laser viene diviso.

In particolare, partendo da una sorgente laser atta ad emettere un segnale continuo, si effettua una modulazione ottica del segnale laser mediante un modulatore EOM comandato mediante un primo segnale elettrico. Allora il segnale ottico modulato attraversa un cammino ottico da caratterizzare, per esempio una di dette fibre OF1, OF2, etc., e colpisce un fotodiodo PD2 che genera un secondo segnale elettrico corrispondente a detto segnale ottico.

Detti primo e secondo segnale elettrico vengono dunque posti in ingresso ad una scheda FPGA che acquisendo i suddetti segnali elettrici effettua detto prodotto e i rispettivi filtraggi di componenti in ambito numerico secondo la tecnica del Lock-in. Una realizzazione preferita del dispositivo di caratterizzazione à ̈ descritta con l’aiuto della figura 3 e comprende i seguenti componenti:

- una sorgente laser LAS1 continua comprendente una unità di controllo LCU; - un filtro F à ̈ predisposto per ricevere una segnale laser prodotto da detta sorgente laser LAS1 per attenuarne l’intensità in modo da poter essere letto da un fotodiodo senza che questo saturi;

- in cascata a detto filtro F Ã ̈ posto un primo polarizzatore POL1 che definisce la polarizzazione di detto fascio laser

- in cascata a detto polarizzatore vi à ̈ un modulatore elettro-ottico EOM posto a 45° rispetto alla polarizzazione del fascio laser per poter modulare in ampiezza detto fascio laser;

- un secondo polarizzatore POL2 Ã ̈ predisposto in uscita da detto modulatore EOM per definire la polarizzazione del fascio in uscita da detto modulatore;

- detto modulatore EOM à ̈ controllato tramite un amplificatore di tensione A dalla cascata di un primo generatore di funzioni G1 ed un secondo generatore di funzioni G2, agganciato in fase al detto G1. Il segnale emesso da detto generatore di funzioni G2 acquisito tramite ingresso analogico AI di detta scheda FPGA definisce un segnale di riferimento LRper l’implementazione di detta tecnica di lock-in.

- in uscita a detto secondo polarizzatore à ̈ predisposto un primo collimatore ottico COL1, che mediante un breve tratto di fibra ottica OF conduce ad un deviatore ottico D che può coincidere con uno di detti switch OS-1, OS-2 atto a collegare uno di detti rocchetti di fibre ottiche OF1, OF2, etc.;

- un fotodiodo PD2 raccoglie i segnali in uscita da dette fibre ottiche per il tramite di un secondo collimatore COL2;

- il segnale in uscita dal fotodiodo viene filtrato mediante un filtro F1, amplificato mediante un amplificatore CA1 e acquisito tramite una scheda FPGA, preferibilmente coincidente con detta scheda FPGA del dispositivo di taratura; - un beam splitter BS1 Ã ̈ atto a collimare i fasci laser in uscita da due diverse fibre ottiche, per esempio OF1 e OF2, su detto fotodiodo PD2, oppure da una fibra ottica e da un ulteriore switch ottico, oppure da due switch ottici.

Detta scheda FPGA, dunque, riceve in ingresso il segnale generato da detto secondo generatore di funzioni G2 che controlla detto primo generatore di funzioni G1 e il segnale elettrico generato da detto fotodiodo PD2 relativo al segnale ottico che attraversa la fibra da caratterizzare.

Detto deviatore D (oppure uno switch OS), detta fibra ottica OF1, detto beam splitter BS 1 potrebbero non essere presenti, semplificandosi lo schema ed il relativo dispositivo di caratterizzazione.

Per i concetti su espressi, però risulta particolarmente conveniente che detti elementi ci siano in modo da caratterizzare almeno coppie di cammini ottici, preferibilmente consecutivi, in modo da prescindere dai cammini ottici definiti da detto primo tratto OF, dai cammini ottici interni al deviatore, ai collimatori, etc.. In tal caso, detta scheda FPGA controlla, inoltre, detto almeno uno switch ottico OS/deviatore ottico D.

Si preferisce che detta sorgente laser LAS1 sia atta a emettere un fascio laser infrarosso (l = 1064 nm), emesso con una potenza iniziale pari a circa 15 mW, e si preferisce che detto fascio laser sia dapprima filtrato di un fattore 1000, per non saturare l’amplficatore di corrente CA1 collegato al fotodiodo PD2, e quindi inviato in detto primo polarizzatore POL1.

Inoltre, preferibilmente, detto fascio viene modulato in ampiezza ad una frequenza f pari a 99 kHz da detto modulatore ottico EOM accoppiato a detto secondo polarizzatore POL2. Il modulatore à ̈ preferibilmente controllato da detto primo generatore di funzioni G1 mediante detto amplificatore ad alta tensione A.

Il segnale di riferimento generato da detta cascata di generatori di funzione G1/G2 Ã ̈ alla medesima frequenza f di 99kHz.

Si preferisce che lo switch ottico OS oppure un deviatore D, controllato da un’uscita digitale DIO di detta scheda FPGA, devia in tempi noti il fascio laser alternativamente su due fibre ottiche OF1, OF2, etc..

Ciascuna fibra può quindi essere raccordata tramite apposito connettore a rocchetti di fibra ottica di lunghezza differente per percorrere diversi cammini ottici. Quando il fascio laser à ̈ deviato sulla prima fibra ottica, per esempio, OF1, detto fascio viene dapprima collimato per mezzo della lente biconvessa CL e quindi, attraverso il beam-splitter BS1, viene convogliato su detto fotodiodo PD2 il cui segnale, filtrato da un filtro F1 ed amplificato dall’amplificatore CA, à ̈ acquisito su un ingresso analogico AI della scheda FPGA. In contemporanea, viene acquisito anche il segnale di riferimento proveniente dal secondo generatore di funzioni G2, per l’applicazione della suddetta tecnica di Lock-in.

Quando il fascio à ̈ invece deviato dal deviatore D sulla seconda fibra ottica OF2, esso percorre un altro cammino ottico differente, in funzione della lunghezza e caratteristiche di detta seconda fibra ottica OF2.

Il fascio in uscita dalla fibra viene quindi raccolto da un collimatore COL2, e da questo inviato al beam splitter BS e quindi a detto fotodiodo PD per essere acquisito come ingresso analogico da detta scheda FPGA, contemporaneamente al segnale di riferimento proveniente da detto secondo generatore di funzioni G2. Detta scheda FPGA permette di implementare la detta tecnica di Lock-in moltiplicando il segnale proveniente da detto fotodiodo PD2 con il segnale di riferimento e ricavandone il valore della componente continua note le ampiezze dei singoli segnali. Dagli sfasamenti à ̈ quindi ricavato il cammino virtuale di detto segnale ottico.

Secondo una variante preferita del trovato detto computer PC comprende un ambiente Labview, in cui à ̈ realizzato un virtual instrument di tipo target che implementa sequenzialmente le seguenti operazioni con i seguenti parametri preferiti per il controllo di detto switch ottico OS o di detto deviatore D:

- digital output ON sullo switch ottico: deviazione del fascio sulla prima fibra ottica (lunghezza: 1m);

- tempo di attesa pari a 20000 microsec (µs) per il posizionamento dello switch; - acquisizione dei dati provenienti da detto fotodiodo PD2 e da detto generatore di funzioni G2:

- acquisizione in simultanea dei segnali analogici provenienti dal fotodiodo PD2 e dal secondo generatore di funzioni G2 (tempo di misura: 100000 microsec (µs); rate di acquisizione: 200 kcampioni/s per canale; campioni acquisiti per canale: 20000) ed invio dati al PC via DMA-FIFO per la loro acquisizione;

- lettura del tempo assoluto t0e posizionamento di detto switch OS sulla seconda fibra ottica:

- digital output OFF sullo switch ottico: deviazione del fascio sulla seconda fibra ottica OF2 (lunghezza: 1 m - lunghezza standard in uscita al deviatore D - fibra ottica j aggiunta OFj, appartenente al set di fibre in misurazione;

- tempo di attesa pari a 20000 microsec (µs) per il posizionamento dello switch; - acquisizione in simultanea dei segnali analogici provenienti dal fotodiodo PD2 e dal secondo generatore di funzioni G2 (tempo di misura: 100000 microsec (µs); rate di acquisizione: 200 kcampioni /s per canale; campioni acquisiti per canale: 20000) ed invio dati al PC via DMA-FIFO;

- lettura del tempo assoluto t1e misurazione dell’intervallo di tempo intercorso tra l’acquisizione relativa alla prima fibra ottica OF1 e l’acquisizione relativa alla seconda fibra ottica OF2, da cui si ricava ∆tav= (t1- t0), pari a 0.120005 s.

Il target, a sua volta, à ̈ gestito da un “virtual instrument†di tipo host che ne raccoglie i dati acquisiti, elaborandoli e presentandoli in tempo reale, svolgendo le seguenti operazioni:

- avvio del target;

- scaricamento via DMA-FIFO dei dati acquisiti nel punto 3 della sequenza del target;

- applicazione della tecnica di Lock-In per misurare lo sfasamento ∆f tra il segnale del fotodiodo, acquisito in corrispondenza della prima fibra ottica OF1, ed il segnale di riferimento proveniente dal secondo generatore di funzioni G2.

- scaricamento via DMA-FIFO dei dati acquisiti nel punto 8 della sequenza del target;

- applicazione della tecnica di Lock-In per misurare lo sfasamento ∆fjtra il segnale del fotodiodo PD2, acquisito in corrispondenza della seconda fibra ottica (unita alla particolare fibra j in misurazione), ed il segnale di riferimento proveniente dal secondo generatore di funzioni G2.

- calcolo di ∆ffibra= ∆fj- ∆f; tale sfasamento viene interamente attribuito al fatto di aver aggiunto la j-esima fibra in misurazione (di lunghezza incognita) alla fibra ottica-2 dello switch ottico, svincolandosi in questo modo dalla fibra di lunghezza fissa all’uscita da detto switch ottico;

- ripetizione fino a 900 iterazioni dei punti da 1 a 6 della presenta sequenza, per il calcolo del valor medio <∆ffibra> e della sua incertezza tipo u(<∆ffibra>) = u(∆ffibra) / 30, valutata sulla base dello scarto tipo della distribuzione ottenuta (ove si fanno confluire i contribuiti legati alla risoluzione del sistema di acquisizione ed alla ripetibilità/riproducibilità dell’apparato sperimentale nella sua interezza);

- visualizzazione, sotto forma di istogramma della distribuzione dei valori di ∆ffibra; - prima valutazione della lunghezza aria-equivalente della fibra e, basata sul valore rilevato per ∆tav, e calcolo della velocità media simulata nel passaggio dello switch dalla prima fibra ottica OF1 alla seconda fibra ottica OF2;

- salvataggio dati.

Vantaggiosamente,

- Ã ̈ descritto un esempio di dispositivo di taratura per la taratura di telelaser, attraverso il quale si simula il movimento di un veicolo virtuale variando in tempi predefiniti il cammino ottico compiuto dal fascio laser ad infrarossi modulato in ampiezza del telelaser;

- Ã ̈ descritto un metodo di caratterizzazione delle fibre ottiche del dispositivo di taratura ed in particolare di almeno una coppia di fibre ottiche, basato sulla tecnica del Lock-in;

- l’incertezza sul periodo di tempo ∆tavpuò essere ragionevolmente trascurata, essendo inferiore ad 1 ppm, avendo il clock della scheda FPGA una risoluzione di 25 ns;

- impiegando uno switch multi-uscita OS, piuttosto che detto specchio girevole D à ̈ possibile caratterizzare più set di fibre per generare valori virtuali noti di velocità in un intervallo approssimativo che va da 40 km/h a 300 km/h, con un’incertezza estesa relativa pari a circa allo 0.7%.

Gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite possono essere combinate senza peraltro uscire dall’ambito di protezione della presente domanda.

(FIU)

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di taratura di dispositivi laser (AV) di misurazione di velocità comprendenti un emettitore (LAS) di un fascio laser e un fotodiodo (PD), il dispositivo di taratura comprendendo due o più fibre ottiche (OF1,OF2, etc.) definenti differenti cammini ottici e mezzi di commutazione (OS-1, D1) tra dette fibre ottiche ed atti a ricevere in ingresso un segnale laser prodotto da un emettitore (LAS) e a convogliare su un rispettivo fotodiodo (PD) detto segnale laser commutato tra detti cammini ottici, in relazione ad una periodicità di una forma d’onda di detto segnale laser.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, comprendente: - un beam splitter (BS) atto a ricevere in ingresso un segnale laser e a dividerlo in un primo contributo ed in un secondo contributo, - un primo commutatore ottico (OS-1, D1) comprendente un ingresso e due o più uscite, atto a ricevere in ingresso detto primo contributo - un secondo commutatore ottico (OS-2, D2) comprendente un numero di ingressi almeno pari alle uscite di detto primo commutatore (OS-1,D1), atto a convogliare un segnale in uscita, - un numero di fibre ottiche (OF1,OF2, etc.) di lunghezze ottiche differenti e note, ciascuna connettendo una uscita di detto primo commutatore (OS-1,D1) ed un ingresso di detto secondo commutatore (OS2-D2), - un primo fotodiodo (PD1) atto a ricevere in ingresso detto secondo contributo e a convertirlo in un segnale elettrico, - mezzi di controllo (PC) comprendenti mezzi per ricevere detto segnale elettrico prodotto da detto fotodiodo (PD1) e mezzi per comandare detti commutatori (OS-1,D1,OS-2,D2) in relazione a detta periodicità di detto segnale elettrico corrispondente a detta periodicità di detto segnale laser.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui detti mezzi di controllo (PC) comprendono mezzi per comandare detti commutatori in modo sincrono tra loro ed in modo sincrono con una forma d’onda di un segnale laser incidente su detto beam splitter (BS).
4. 4. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni 2 o 3, in cui detti mezzi di controllo (PC) comprendono una scheda FPGA di ingresso e di uscita atta a comandare detta commutazione in un tempo (∆tav) pari ad un tempo che separa due treni di impulsi consecutivi di detto segnale laser.
5. 5. Metodo di taratura di dispositivi laser (AV) di misurazione di velocità mediante un dispositivo di taratura conforme con una delle precedenti rivendicazioni, il metodo comprendendo i seguenti passi: - posizionamento di un dispositivo laser (AV) in modo che il rispettivo emettitore (LAS) proietti un fascio laser incidente su un ingresso di detto beam splitter (BS) ed in modo che il rispettivo fotodiodo (PD) riceve in ingresso un segnale in uscita da detto secondo commutatore ottico (OS-2, D2), - comando di commutazione di detti commutatori ottici (OS-1,D1,OS-2,D2) tra almeno due ottiche, in modo sincrono con una periodicità del fascio laser prodotto da detto emettitore (LAS).
6. 6. Dispositivo di caratterizzazione di una fibra ottica (OF1, OF2, etc.) comprendente - una sorgente laser continua (LAS1) con in uscita, - un modulatore ottico (EOM) atto a modulare un segnale prodotto da detta sorgente continua, detto modulatore essendo comandato da almeno - un generatore di segnale (G1, G2), - un fotodiodo (PD2) atto a convertire in un segnale elettrico un segnale ottico laser incidente su di esso, - mezzi di elaborazione (PC) atti a ricevere in ingresso detto segnale di comando prodotto da detto generatore di segnale (G1, G2) e detto segnale elettrico prodotto da detto fotodiodo (PD2) e comprendenti mezzi per moltiplicare e filtrare detti segnali secondo la tecnica del Lock-in per determinare la lunghezza ottica di detta fibra (OF1, OF2, etc.), detta fibra ottica (OF1, OF2, etc.) essendo interposta tra detto modulatore ottico (EOM) e detto fotodiodo (PD2).
7. 7. Dispositivo di caratterizzazione secondo la rivendicazione 6, ulteriormente comprendente - un commutatore ottico (OS,D) comprendente un ingresso connesso otticamente con l’uscita di detto modulatore ottico (EOM), una prima uscita connessa a detta fibra ottica (OF2,OF1, etc.) ed una seconda uscita connessa con una ulteriore fibra ottica (OF1,OF2, etc.) - un beam splitter (BS1) comprendente un primo ingresso connesso otticamente con detta fibra ottica (OF2,OF1, etc.), un secondo ingresso connesso otticamente con detta ulteriore fibra ottica (OF1,OF2, etc.) ed una uscita connessa otticamente con detto fotodiodo (PD2).
8. 8. Dispositivo di caratterizzazione secondo la rivendicazione 7, in cui detti mezzi di controllo (PC) comprendono mezzi per comandare detto commutatore (OS,D) in modo sincrono con una forma d’onda di comando di detto modulatore ottico (EOM).
9. 9. Metodo di caratterizzazione di una fibra ottica (OF1, OF2, etc.) mediante: - una sorgente laser (LAS1) - un modulatore ottico (EOM) montato in cascata a detta sorgente laser (LAS1) e comandato mediante un primo segnale elettrico di comando - un fotodiodo (PD2) atto a convertire un segnale laser in un secondo segnale elettrico il metodo comprendendo una moltiplicazione e filtraggio di detti primo e secondo segnale elettrico secondo la tecnica di Lock-in per determinare la lunghezza ottica di detta fibra.