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GRAVIMETRO DIFFERENZIALE
A MASSE SFALSATE
GRAVIMETRO DIFFERENZIALE
A MASSE SFALSATE
Andrea Reale
FSN-FUSTEC
Laboratorio Tecnologie Speciali
Ambiente di misura
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L'ambiente di misura condiziona notevolmente
la forma e il principio di funzionamento del
sensore.
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Problematiche di misura dovute a:
gravità, rumore sismico, temperatura.
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Ci sono sensori che sono adatti a funzionare
solo in assenza di gravità ma non sulla terra.
Alcuni richiedono una stabilità termica elevata
variazioni Δ°C di temperature inferiori a 2-5 °C
Alcuni necessitano molta energia per
funzionare.
Utilizzo misure gravimetriche
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Campi di utilizzo principali
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Rilevamento giacimenti petroliferi/gas
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Rilevamento variazioni gravità terra
Militare
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Misure effettuate su:
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Satelliti
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Aerei
Navi
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Sottomarini
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Laboratori
Campo gravitazionale della terra ottenuto con il satellite GOCE
Core business misure gravimetriche
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L'industria petrolifera si sta concentrando sui
giacimenti offshore attraverso misure
gravimetriche in profondità.
Le misure avvengono principalmente su
sottomarini robot AUV.
I sensori adatti a queste misure devono avere:
ingombri e consumi ridotti.
Stato dell’arte (1/4)
v L’accelerometro ONERA’
v Il brevetto canadese
v Il brevetto CNR-IFSI
Stato dell’arte (2/4)
v  L’accelerometro ONERA’
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Principio di funzionamento
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Massa totalmente libera tenuta al centro di misura
da campi elettrici.
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La misura avviene attraverso ponti capacitivi.
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Sensore piccolo.
Svantaggi:
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Funzionamento solo in assenza di gravità
Vantaggi :
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Sensibilità altissima
Stato dell’arte (3/4)
v Il brevetto canadese
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Principio di funzionamento:
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Vantaggi:
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Sistema simile ad una bilancia con piatti posti alla
stessa altezza
Adatto a misure su aerei (poco influenzato da
variazioni di altezza)
Svantaggi:
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Ingombrante, consumi elevati non sensibile a ΔGzz.
Stato dell’arte (4/4)
v Il brevetto CNR-IFSI
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Principio di funzionamento:
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Vantaggi:
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Due gravimetri (relativi) sono collegati su una
struttura rigida (uno sull'altro ) e viene effettuata la
differenza di gravità (via software).
Costruzione relativamente semplice .
Svantaggi:
- 
Altamente sensibile alle variazioni di temperatura e
alle sollecitazioni verticali. Per via del sistema di
termostatazione i consumi non sono bassi.
La proposta di brevetto:
Gravimetro differenziale a masse sfalsate
Come funziona
la proposta di brevetto (1/2)
Le due masse sono poste ad altezze diverse rispetto
alla verticale locale e, sono collegate da un supporto
in allumina rettificato.
Lo sfalsamento delle masse rende possibile misurare
ΔGzz .
Il gravimetro viene posizionato lungo la verticale
locale attraverso un doppio giunto (Pendolo) .
Come funziona
la proposta di brevetto (2/2)
Per aumentare lo smorzamento del pendolo
(gravimetro) è possibile aggiungere dei magneti che
assorbono energia attraverso le correnti indotte sulla
base del gravimetro (massa verticale).
Le due lamelle sono progettate in modo da
permettere al sensore di ruotare senza subire l'effetto
bending. La sensibilità termica è bassa.
I materiali utilizzati sono altamente amagnetici per
evitare interferenze con i campi magnetici (aisi-316,
allumina).
Innovatività tecnologica
della proposta di brevetto
Il sensore proposto riesce a fornire la misura di
gradiente di gravità lungo la componente Gzz con
un basso rumore dovuto sia alle sollecitazioni
verticali che alle variazioni di temperatura.
Mantenendo la potenza assorbita bassa.
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Sensibilità
ΔGzz
Disturbi
accelerazione
verticale
Potenza
assorbita
Sensibilità termica
onera
Si
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Alta
Bassa
canadese No
Bassa
Alta
Bassa
CNR-IFSI
Si
Alta
Media
Alta
ENEA
Si
Bassa
Bassa
Bassa
GRAVIMETRO
DIFFERENZIALE
A MASSE SFALSATE
Andrea Reale
FSN-FUSTEC
Laboratorio Tecnologie Speciali
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