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Centro Regionale di Competenza Analisi e Monitoraggio del Rischio Ambientale

Centro Regionale di Competenza Analisi e Monitoraggio del Rischio Ambientale. Sezione Tematica Sviluppo Sensori. Responsabile Paolo De Natale Istituto Nazionale Ottica Applicata. Programmi di ricerca. Sensori ottico-quantistici WP 8.1

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Presentation Transcript

  1. Centro Regionale di CompetenzaAnalisi e Monitoraggio del Rischio Ambientale Sezione Tematica Sviluppo Sensori Responsabile Paolo De Natale Istituto Nazionale Ottica Applicata

  2. Programmi di ricerca Sensori ottico-quantistici WP 8.1 Antenne sismiche WP 8.2 Sensoristica di tipo accelerometrico WP 8.3Interferometri da campo per misura di oscillazioni a bassa frequenza. WP 8.4

  3. Partecipanti Unità Dispositivi Fotonici Innovativi - INOA Dip.Scienze Ambientali - SUN Osservatorio Vesuviano - INGV Dip. Scienze Fisiche - Università Federico II Dip. Ingegneria Civile - Università di Salerno IREA - CNR

  4. Obiettivi Sviluppo di sensori innovativi per misure di: - strain/deformazioni - concentrazione di gas - segnali sismici/velocità/accelerazioni

  5. Strumentazione Sorgenti laser ed amplificatori in fibra ottica Sistemi per il taglio, la saldatura e la lappatura di fibre ottiche Misuratore di lunghezza d’onda ad alta accuratezza Gascromatografo portatile Sistemi GPS, schede di acquisizione e sistemi trasmissione dati Sensori sismici ed accelerometrici Antenne sismiche Sistemi laser ad alta stabilità in frequenza Prototipo rivelatore deformazioni in fibra ottica Sistemi informatici per acquisizione, analisi e trasmissione dati

  6. Progetto Dimostratore Completamento del prototipo di acquisizione dati (WP8.3) Realizzazione di un primo prototipo di accelerometro e di interferometro (WP8.3 e 8.4) Progettazione della strumentazione relativa al WP 8.1, acquisizione ed adattamento della componentistica Acquisizione del sistema portatile di analisi dei gas (gascromatografo + spettrometro di massa) Acquisizione del 30% della componentistica dell’array sismico.

  7. Fiber Bragg Grating: principi di funzionamento • Realizzazione di una variazione periodica di indice di rifrazione lungo un tratto della sezione nel “core” di una fibra ottica: Grating lenghts range: 1.5mm to 15mm

  8. Fiber Bragg Grating: principi di funzionamento • FBG funziona come un filtro selettivo in lunghezza d’onda per la propagazione della radiazione lungo la fibra ottica: Input spectrum reflected spectrum transmitted spectrum

  9. Sensori FBG: vantaggi • Sensori localizzati e/o distribuiti • Buona linearità • Semplice demodulazione del segnale • Insensibile a fluttuazioni di intensità • Capacità di multiplexing molto elevata • Elevata resistenza in ambienti ostili (immune a radiazione e.m., alte temperature). • Reticoli commercialmente disponibili a costi relativamente bassi

  10. FIBER CONNECTOR SLD WITH FIBER OPTIC PIGTAIL 2X2 FIBER COUPLER FBG 1 FBG 2 FBG 3 FIBER OPTIC PIGTAIL INPUT ACOUSTIC-TUNED INTEGRATED OPTICS FILTER ELECTRONIC SIGNAL OUTPUT Sensori FBG: lettura Acoustic-tuned integrated optics filter:

  11. Metodi.Il principio di funzionamento di questi sensori si basa sul fenomeno dello scattering di Brillouin: la presenza di una deformazione nel profilo di riferimento modifica l’interazione tra le due onde contropropagantesi inviate nel sistema. • Range di misura • fino a 50Km • Risoluzione spaziale • fino a 1m • Risoluzione in temperatura • fino a 1°C • Risoluzione in deformazione fino a0.2mm/m

  12. Sensore per misure di concentrazione di gas

  13. Campagna Solfatara Luglio 2002

  14. Campagna a Vulcano Luglio 2002

  15. Antenne sismiche A double array furnish a unique determination of the source area Array A Array B Back-azimuth A Back-azimuth B

  16. 0 100 m 0 100 m Esperimento sull’Etna Settembre 1999 2 km A joint Italy - Spain experiment carried out during September 1999. Semicircular antennas were equipped by 1 Hz sensors. Crosses indicate the antenna U Data from the profile (aligned triangles) are not utilized for the present study Triangles show the Sparse Network configuration A Craters D L E D E E L V L O A B V

  17. Localizzazione della sorgente 2 Hz A D 4.5 Hz

  18. Sensoristica di tipo accelerometrico Obiettivo Sviluppo ed adattamento per misure da campo di sensori accelerometrici utilizzati nell’ambito della rivelazione interferometrica di onde gravitazionali.

  19. Interferometri da campo per misura di oscillazioni a larga banda ed in bassa frequenza • ObiettivoRealizzazione di un interferometro per misure da campo di tipo Michelson per la misurazione di rumore sismico in bassa frequenza, basato su tecnologie sviluppate nell’ambito della rivelazione interferometrica di onde gravitazionali.

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