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- 1. I TRASDUTTORI PIEZOELETTRICII TRASDUTTORI PIEZOELETTRICI L'esempio del radio-trackingL'esempio del radio-tracking
- 2. SOMMARIOSOMMARIO 1. Trasduttori piezoelettrici a) Il fenomeno della piezoelettricità b) Materiali piezoelettrici c) Applicazioni 2. Il Radio-Tracking a) Cos'è? b) In cosa consiste? c) Strumentazione e attrezzi Attrezzatura trasmittente Attrezzatura ricevente a) Finalità
- 3. TRASTRASDDUTTORI PIEZOELETTRICI :UTTORI PIEZOELETTRICI : IlIl fenomenofenomeno della piezoelettricitàdella piezoelettricità La piezoelettricitàpiezoelettricità si basa sulla proprietà che hanno alcuni materiali cristallini di manifestare una carica elettrica se sottoposti a stress meccanico, oppure di deformarsi se sottoposti ad un campo elettrico Alcuni materiali, sottoposti ad una sollecitazione meccanica, hanno la capacità di manifestare una differenza di potenziale tra le due facce opposte di una loro lamina. I trasduttori piezoelettricitrasduttori piezoelettrici sono quindi dispositivi che sono in grado di convertire l’energia meccanica in energia elettrica attraverso l’effetto piezoelettrico.
- 4. TRASDUTTORI PIEZOELETTRICI : ilTRASDUTTORI PIEZOELETTRICI : il fenomeno della piezoelettricitàfenomeno della piezoelettricità Applicando uno sforzo meccanico sul cristallo, si applica quindi una Pressione che crea una separazione di cariche tra le superfici deformate e quindi una differenza di potenziale. Effetto piezo diretto Effetto piezo indiretto Viceversa, applicando tra le stesse facce del cristallo una differenza di potenziale, si constata una deformazione meccanica (espansione o contrazione) del cristallo. deformazione meccanica deformazione meccanica Tensione elettrica Tensione elettrica
- 5. TRASDUTTORI PIEZOELETTRICI : ilTRASDUTTORI PIEZOELETTRICI : il fenomeno della piezoelettricitàfenomeno della piezoelettricità Quando al cristallo viene applicata una forza meccanica, le cariche elettriche si spostano e si accumulano sulle facce opposte del cristallo → condensatore Effetto piezoelettrico diretto
- 6. TRASDUTTORI PIEZOELETTRICI :TRASDUTTORI PIEZOELETTRICI : materiali piezoelettricimateriali piezoelettrici Materiali naturali :Materiali naturali : − quarzo cristallino (SiO2); − tormalina; − sale di Rochelle... Materiali di sintesi (dMateriali di sintesi (dopo polarizzazione) :opo polarizzazione) : Piezoceramici Titanato di Bario (BaTiO3 ); Titanato Zirconato di Piombo (PZT)... Continui sviluppi sono in corso per trovare nuovi materiali sempre più avanzati.
- 7. TRASTRASDDUTTORI PIEZOELETTRICI :UTTORI PIEZOELETTRICI : ApplicazioniApplicazioni I trasduttori piezoelettrici possono essere impiegati in moltissimi settori, quali: -Industriale (sensori di impatto…); -Medicale (equipaggiamenti ecografici…); -Militare (sonar…) -Beni di consumo (accendini, accendigas, orologi…) -Ambientale (monitoraggio tramite Radio Tracking...)
- 8. IL RAIL RADDIO TRACKING : cosIO TRACKING : cos'è'è?? Si tratta di una metodologia che consente la ricezione di emissioni radio da una sorgente avvalendosi di un sistema direzionale di ricezione del segnale. In sintesi, il Radio Tracking è una tecnica che permette di ottenere la localizzazione (georeferenziazione) di una sorgente (animale) tramite onde radio.
- 9. IL RAIL RADDIO TRACKING :IO TRACKING : in cosain cosa consiste?consiste? Il RT si basa sulla propagazione di un segnale radio emesso da un trasmettitore applicato all'animale. Questo segnale viene poi captato da un'antenna direzionale, collegata ad una radio ricevente. Il segnale viene quindi demodulato e registrabile quantitativamente mediante l'attivazione di una lancetta di un amperometro.
- 10. IL RAIL RADDIO TRACKING :IO TRACKING : SStrumentazionetrumentazione A) Sistema di trasmissioneA) Sistema di trasmissione Emettitori di segnali radio di breve durata ad intermittenza; Antenna trasmittente; Pila (generalmente litio) (materiale di protezione) B) Sistema di ricezioneB) Sistema di ricezione Antenna ricevente direzionale; Radio ricevente. radiocollare antenna
- 11. A. Attrezzatura trasmittenteA. Attrezzatura trasmittente Negli emettitori, l’onda elettromagnetica viene prodotta dall’oscillazione di un cristallo di quarzo, che trasforma la corrente elettrica continua in corrente oscillante. L’oscillazione di corrente viene resa pulsante da un sistema (resistenza + condensatore) ed amplificata da un transistor. Il segnale così ottenuto passa all’antenna emettitrice, generando un campo elettromagnetico. C.continua quarzo Resistenza+condensatore C.oscillante pulsante transistor antenna c.amplificata Campo elettro.
- 12. B. Attrezzatura riceventeB. Attrezzatura ricevente L'atrezzatura demodulatrice del segnale propagato è rappresentata dall'antenna e la radio ricevente, e tra loro collegate mediante un cavo coassiale. Il segnale è registrabile mediante l'attivazione della lancetta dell'amperometro Amperometro che misura l’intensità del segnale per individuare precisamente la direzione del segnale di maggiore intensità
- 13. IL RADIL RADIO TRACKING :IO TRACKING : FinalitàFinalità Consente di ottenere informazione su : La localizzazione (georeferenziazione) di una sorgente (animale) radioemettitrice; gli spostamenti e il comportamento degli animali; la raccolta di dati relativi all’occupazione del territorio (home range)... Utilizzo del Radio-Tracking nel monitoraggio della popolazione di medi e grandi vertebrati
Notes de l'éditeur
- I trasduttori piezoelettrici convertono l’energia meccanica in energia elettrica attraverso l’effetto piezoelettrico, mediante il quale un materiale può variare le proprie dimensioni qualora venga sottoposto ad un campo elettrico. La piezoelettricità è la proprietà di alcuni cristalli di generare una ddp quando sono soggetti ad una deformazione meccanica (contrazione, torsione, flessione, compressione...)
- Il meccanismo è semplice: quando al cristallo viene applicata una forza meccanica, le cariche elettriche si spostano e si accumulano sulle facce opposte e il cristallo agisce come un condensatore a cui è applicato una d.d.p.. Vale anche il fenomeno inverso: applicando una d.d.p. tra due conduttori appoggiati a due facce opposte della lamina, si provocano in essa delle deformazioni elastiche. Il cristallo più impiegato nei trasduttori piezoelettrici è il quarzo; sono anche usati il sale di Rochelle o di Seignette (tartrato doppio di sodio e di potassio) e la tormalina, che producono effetti più rilevanti ma meno regolari. All’uscita del trasduttore piezoelettrico si ritrova una forza elettromotrice. DDP= separazione di cariche (+ di un lato, - di un altro lato) si nota un cambio di conformazione
- Quando viene applicata una corrente al materiale piezoelettrico, questo si espande o si contrae in base all’intensità e al segno della corrente elettrica. L’applicazione di una corrente oscillatoria risulterà di conseguenza in una oscillazione meccanica del cristallo di quarzo
- Il cristallo più impiegato nei trasduttori piezoelettrici è il quarzo; sono anche usati il sale di Rochelle o di Seignette (tartrato doppio di sodio e di potassio) e la tormalina, che producono effetti più rilevanti ma meno regolari. All’uscita del trasduttore piezoelettrico si ritrova una forza elettromotrice.
- La caratteristica di produrre una differenza di potenziale in seguito alla compressione ha diverse applicazioni industriali. La più comune riguarda i normali accendigas da cucina, dove un cristallo sottoposto manualmente a pressione tramite un tasto fa scoccare una scintilla senza bisogno di pile di alimentazione.
- Si tratta di un metodo che permette il riperimento di una sorgente di emissione radio-emettitrice Il radio-tracking è stato definito da Mech (1983) come la tecnica che permette di georeferenziare la posizione di un animale attraverso l’uso di una radioricevente e di una antenna direzionale ad essa collegata, che individuano la fonte di emissione di un segnale radio di breve durata (nell’ordine di pochi millisecondi) emesso ad intermittenza da un trasmettitore applicato all’animale stesso (radiocollare). Tale segnale viene demodulato dalla radioricevente, che lo rende pertanto udibile al rilevatore (emissione di un bip acustico) e registrabile in termini quantitativi (attivazione di una lancetta o di un led luminoso che si muovono su di una scala graduata). IL RT e un metodo che permette la localizzazione di un animale mediante l’utilizzo di onde radio emesse da un emettitore (tag) posizionato sull’animale stesso. Il segnale radio emesso dal radiocollare viene ricevuto da una radio ricevente provvista da una antenna direzionale a tre elementi (antenna Yagi)
- La tecnologia di cui si avvale il RT si basa sulla propagazione di un segnale radio di breve durata (ordine dei ms) emesso ad intermittenza da un trasmettitore applicato ad un animale. Tale segnale viene captato a distanza da un’antenna direzionale collegata aduna radio ricevente, che assume il compito di demodulare il segnale e renderlo udibile al rilevatore e registrabile in termini quantitativi (attivazione d Il metodo consiste nel ruotare a 360 gradi l’antenna ricevente finche si individua la direzione da cui il segnale arriva con maggiore intensita.
- Le pile adottate sono spesso al litio(piu voluminose ma piu durevoli)
- In generale l’emissione di un onda magnetica e resa possibile dall’oscillazione di una corrente elettrica. Nel caso degli emettitori in uso per il RT l’oscillazione e prodotta da un cristallo di quarzo inserito nell’emettitore che trasforma la corrente elettrica continua , fornita da una pila, in corrente oscillante con una determinata frequenza, propria dal cristallo utilizzato. L’oscillazione di corrente prodotta viene successivamente … L’insieme dei componenti elencati viene assemblato in involucri (TAG) ermetici, da cui fuoriesce l’antenna
- La radio ricevente è il componente più complesso e di maggior costo dell'intera attrezzatura!! Ogni radio è caratterizzata da un intervallo di frequenze che possono essere ricevute (range utile di ascolto); all’interno di questo intervallo la regolazione della sintonia avviene per intervalli pressochè discreti (generalmente di 1 KHz) agendo su un comando di sintonia fine. Molto utile si rivela un dispositivo accessorio idoneo alla memorizzazione delle singole frequenze su cui trasmettono i singoli tag (canali); come opzione può essere presente anche un dispositivo di ricerca automatica delle frequenze udibili dalle varie stazioni di rilevamento alcune radio sono dotate di due dispositivi di comando separati: un primo per la regolazione del volume, un secondo per la regolazione della quantità di gain con cui si vuole filtrare il segnale. Mentre la regolazione del volume agisce sull’intensità del segnale, il gain agisce in modo da regolare il fattore moltiplicativo del segnale in rapporto al rumore di fondo
- Il radiotracking, cioe la possibilita di seguire gli animali a distanza mediante una piccola radiotrasmittente montata sull’animale ha permesso di studiare in modo approfondito molti fenomeni biologici che fino all’avvento di qst tecnica erano piuttosto oscuri, quali la sopravvivenza, la predazione, il successo riproduttivo, l’uso dello spazio, l’influenza dell’ambiente sul comportamento, le interazione fra le diverse specie animali