Strain: New Smart Hybrid Transducer (NSHT)

Attualmente, la maggior parte delle applicazioni che prevedono di utilizzare la fibra ottica come sensore si basano sui reticoli in fibra di Bragg (FBG), tale per cui:

• solo una piccola porzione della fibra ottica definisce il sensore
• le informazioni sono puntuali, a differenza dei sensori distribuiti che offrono informazioni continue
• in caso di monitoraggio frane, i sensori in fibra ottica sono annegati nel terreno determinando (i) una cattiva trasmissione delle sollecitazioni tra terreno e sensore stesso (ii) danneggiamento del sensore per le condizioni ambientali naturali
• si presentano problemi di accoppiamento tra la fibra ottica ed il relativo supporto accoppiato al sistema di cui si desidera rilevare una eventuale deformazione, comportando degli errori della misura effettuata

I trasduttori di deformazione distribuiti possono essere utilizzati per il monitoraggio di pendii, frane e infrastrutture civili per il loro monitoraggio continuo al fine di identificare quando vi è la necessita di effettuare un intervento di rinforzo. I sensori distribuiti hanno infatti il vantaggio di prendere in osservazione tratti interi della struttura in cui possono verificarsi eventi critici, quali aperture di fessure, lesioni o guasti di elementi di fissaggio e giunti. Scopo dell’invenzione è dunque di proporre un trasduttore perfezionato che consenta di superare gli inconvenienti delle soluzioni tradizionali.

Il trasduttore è realizzato attraverso un sensing core costituito da un sensore in fibra ottica distribuito formato da una fibra ottica economica per le telecomunicazioni. Il sensore è integrato, facendo uso di una tecnologia ibrida vetro-carbonio e resina poliestere o epossidica di modo che esso risulti inserito tra due strati di materiale composito opportunamente dimensionato al fine di soddisfare ai requisiti di resistenza, tenacità ed efficienza nel trasferimento delle deformazioni, dall’elemento strutturale verso il sensore. Il sensore in fibra ottica distribuito adottato si basa sulla consolidata tecnica che fa uso dello “scattering di Brillouin” che consente in una singola fibra ottica di ricostruire, con elevata risoluzione spaziale, il profilo termico e/o deformativo, di elementi longitudinali aventi lunghezze anche di alcune centinaia di metri.

La realizzazione del prototipo del trasduttore innovativo di deformazione distribuito ha portato alla concessione di un brevetto industriale con stensione internazionale. Contestualmente all’avvio delle attività di prototipazione e proposizione dei nuovi sistemi di monitoraggio geotecnico e strutturale, si è avviata l’ ingegnerizzazione e lo sviluppo precompetitivo di sensoristica e sistemi di consolidamento con lo scopo di proporre sul mercato sistemi di monitoraggio, EW e SHMR che implementino all’interno trasduttori puntuali e distribuiti, che consentano di superare gli inconvenienti delle soluzioni tradizionali e non consolidate. Le esperienze maturate hanno reso possibile la costituzione di uno Spin-Off accademico (Strain Srl) in grado di rispondere alla crescente richiesta di sviluppo ed ingegnerizzazione di sistemi di monitoraggio e consolidamento strutturale e geotecnico.