Data di deposito 04/05/2007
Ambito territoriale di tutela: PCT/IB2008/001095
Inventori: Prof.ssa Alessandra Costanzo, Prof. Vittorio Rizzoli (DEIS- Dipartimento di Elettronica, Informatica e Sistemistica), Prof. Andrea Benedetti (DISTART- Dipartimento di Ingegneria delle Strutture, dei Trasporti, delle Acque, del Rilevamento del Territorio)
Background
Il contesto di riferimento dell’invenzione è quello del monitoraggio delle strutture sotto sforzo che risulta essere particolarmente interessante per la collettività allo scopo di prevenire collassi e disastri che comportano sempre notevoli perdite di vite umane. Attualmente, vengono utilizzati sensori di deformazione basati su cavità risonanti a radiofrequenza, costituiti da un risonatore a cavità coassiale di lunghezza L, chiuso alle due estremità da un materiale elastico. Sulla parete laterale della cavità è possibile inserire una sonda metallica che connette il sensore ad un’antenna omnidirezionale che ha il compito di eccitare la cavità con il campo ricevuto, e di trasmettere alla stazione radio-base la reazione del risonatore. In alternativa sono utilizzati sensori piezoelettrici in tecnologia MEMS in cui la variazione delle caratteristiche meccaniche si traduce in variazione della frequenza di risonanza. Quest’ultimo approccio ha il vantaggio, rispetto al primo, di avere dimensioni molto ridotte a spese, però, di una peggiore affidabilità a causa delle continue pressioni cui sono sottoposte le lamine sottili. In entrambe i casi la tecnologia a RF viene utilizzata per trasmettere l’informazione rilevata dal sensore. La struttura attuale dei sensori di monitoraggio risulta essere poco affidabile, perché deperibile insieme alla struttura fisica nella quale essi vengono inseriti. Un sensore ideale risulta avere una struttura miniaturizzata che permetta l’interrogazione a distanza senza connessione (wireless) che risulta essere estremamente proficuo anche per il tradizionale campo del monitoraggio delle opere d’arte, oltre che del patrimonio architettonico e archeologico.
Descrizione
Questo brevetto tutela un sistema di monitoraggio di strutture realizzato con una schiera di antenne posizionate sulla struttura da monitorare. Si sfrutta l’interferenza elettromagnetica tra transponder vicini, normalmente vista come effetto indesiderato, per misurare i loro spostamenti relativi, senza fare uso di alcun tipo di sensore meccanico od elettrico da connettere al transponder. A questo scopo i transponder, ed in particolare i loro elementi radianti, non vengono trattati come entità individuali di una rete di sensori ma come schiere di antenne attive, il cui campo irradiato varia sia in modulo che in fase al variare della posizione relativa degli elementi.
Vantaggi
Il prodotto risulta sostanzialmente diverso da quelli esistenti perché introduce l’elettronica integrata e di largo consumo nel campo del controllo passivo e dell’ingegneria civile e meccanica; l’originalità della proposta, rispetto alle molteplici soluzioni di sensoristica wireless già disponibili, sta nel fatto che in questo caso il sensore e sistema di trasmissione coincidono; inoltre, i sensori sono posti all’esterno della struttura da monitorare quindi non sono suscettibili di lesioni che danneggiano invece i sensori posti all’interno delle strutture.
Keywords
RF-ID. Microwave and millimetre-wave interferometry. Displacement sensor. Integrated antenna array.