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13 gennaio 2011

Vibrometria: una tecnologia che stima il movimento

Anche quest’anno ha avuto luogo ad Ancona, alla Facoltà d’Ingegneria dell’Università Politecnica delle Marche, uno degli appuntamenti internazionali più importanti nel settore delle misure di vibrazione con tecniche senza contatto, ovvero la ” International Conference On Vibration Measurements By Laser and Noncontact Techniques “.

L’evento, giunto alla sua nona edizione, è organizzato dall’A.I.VE.LA. – Associazione Italiana di Velocimetria Laser e diagnostica non invasiva, in collaborazione con il Dipartimento di Meccanica dell’Università Politecnica delle Marche, con il supporto dell’AIP – American Institute of Physics, dell’EAA – European Acoustics Association, e dell’EOS – European Optical Society.

Come per le precedenti edizioni, congiuntamente alla conferenza ci sono state anche una mostra della strumentazione e dei sistemi più aggiornati presentati dai maggiori produttori mondiali e un corso propedeutico tenuto da docenti stranieri di chiara fama.

L’interesse che desta questa conferenza è maggiore di quanto di primo acchito si possa ritenere, perché le vibrazioni pervadono la nostra vita; le vibrazioni originano i suoni, i terremoti sono vibrazioni a bassissima frequenza e fortissima intensità, con le vibrazioni si curano le malattie articolari… ma nessuno sopporta il più piccolo tremore nella macchina appena acquistata.

Quindi le vibrazioni sono un fenomeno che deve essere studiato, per eliminarlo o utilizzarlo, oltre che per trasformarlo in un agente positivo in molte tecniche diagnostiche, dove si pone volutamente in vibrazione un oggetto per stimarne lo stato di salute, la qualità.

Un problema che sorge spontaneo è legato però al fatto che, se per misurarle bisogna limitare o addirittura bloccare le vibrazioni, non si ottiene più una stima dell’evento, ma una sua forma alterata e inutile.

Basti pensare allo strumento musicale più semplice in assoluto, il triangolo, suonato tenendolo sospeso con un cordino: se le dita lo sfiorano il suono s’interrompe bruscamente, qualunque cosa si pensi di usare per stimarne il movimento avrà lo stesso risultato; se volete misurare le vibrazioni, le fermate.

Ecco allora che gli strumenti basati su laser di cui si è parlato ad Ancona chiariscono il loro ruolo fondamentale: apprezzare le vibrazioni, il movimento degli oggetti, le loro deformazioni senza interferire con loro.

Prendiamo, ad esempio, un raggio laser e puntiamolo su un oggetto in vibrazione.

La parte del raggio che viene riflessa subisce un’importante variazione, ovvero la sua frequenza viene modificata per effetto Doppler; utilizzando un insieme di interferometri e sofisticata elettronica, si può misurare questa variazione di frequenza e quindi misurare la vibrazione desiderata.

A questo punto si ha a disposizione uno strumento indispensabile per misurare le vibrazioni di un oggetto senza doverlo toccare, quando non è possibile applicare neanche il più leggero sensore: opere d’arte, superfici delicate, superfici incandescenti, oggetti non prossimi o difficilmente raggiungibili.

Prendiamo spunto proprio dagli esempi appena presentati per illustrare alcune applicazioni di questa strumentazione, partendo per un viaggio lungo una giornata, che, come al solito, inizia nel traffico della mattina: passata la frontiera con l’Austria, dopo un’ora abbondante in coda, i laser di Ancona hanno recentemente percorso più di 5000 chilometri dentro un furgone andando e tornando dalla Moldavia-Bucovina, in una regione storica della Romania incastrata tra l’Ucraina e la Moldavia russa, per determinare lo stato di conservazione degli affreschi dei monasteri di Popauti, Balinesti e Sucevita.

Nel settore biomedicale abbiamo avuto una recentissima applicazione nella misura del battito cardiaco, il che potrebbe indurre a pensare ad un’esasperazione inutile della ricerca, poiché per lo stesso scopo già esistono strumenti che svolgono lo stesso compito da decine d’anni.

Purtroppo non è così, perché esistono molte evenienze dove la pelle non può essere neanche sfiorata, ad esempio nel caso di pazienti ustionati.

Se invece che con un furgone vi volete spostare in aereo, per un appuntamento all’estero nel pomeriggio, assicuratevi che lo stato dei suoi componenti in composito siano stati controllati con un sistema laser, dove anzi i laser usati sono due: uno per creare delle micro-esplosioni superficiali, da cui si propagano delle vibrazioni ad alta frequenza, l’altro per misurare la risposta del componente a questa sollecitazione.

Come abbiamo già visto per gli affreschi, delle mappe colorate ci sapranno dire dove il composito si comporta come un materiale ben consolidato e dove invece si localizzano delle pericolosissime delaminazioni, quasi come in una radiografia (composito.jpg) !

Si è fatta sera, anche il laser può avere un meritato riposo, ma prima di spegnere l’alimentazione, perché non controllare l’acustica di uno dei teatri più belli al mondo, il Farnese di Parma?

Ecco l’ultima applicazione della giornata, la misura delle vibrazioni dei legni che rivestono interamente questo scrigno, per cercare di capire se un teatro fatto dello stesso materiale di tanti strumenti musicali, suona meglio di uno in cemento e ferro, o se è solo un’impressione dettata dalla nostalgia e dall’abitudine…

Lucia Iorio

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