#step bonus - il libro

La febbre dell'oro. L'America dei cercatori di fortune

                                                 ( Mario Bussoni, 2012,editore:Mattioli 1885)

 "La febbre dell'oro. L'America dei cercatori di fortune", mi sono approcciato alla lettura di questo libro al tempo delle superiori, per una ricerca di carattere scolastico, e` interamente sviluppato attorno alla "cosa" cioe` l`ORO, libro di carattere storico, che oltre al piacere della lettura permette di espandere gli orizzonti culturali, una sorta di documentario, scritto da Mario Bussoni e pubblicato nel 2012.

Questo libro racconta la scoperta, all'inizio del 1848, di un ricco filone aurifero sulla Sierra Nevada, in California fu l'evento scatenante di una delle più incredibili migrazioni di popolo che la storia americana ricordi: era il primo, leggendario, Gold Rush. In pochi mesi la febbre dell'oro contagiò decine di migliaia di improvvisati cercatori, travolti da uno stato di esaltazione che rasentava l'isteria collettiva. Occorsero anni perché il fenomeno si attenuasse. Nell'agosto del 1896, la scoperta fra i ciotoli del Rabbit Creek di polvere d'oro riaccese la febbre. Da Skagway in Alaska, inospitale porto di sbarco, al White pass ed al Chilkoot pass, durissime porte di accesso ai gelidi territori del Canada occidentale, la marcia dei cercatori verso la fortuna era una vera e propria discesa all'inferno. Questo libro ripercorre, fra ricostruzione documentale e ricerca sul campo, i drammatici fatti dei due Gold Rush nordamericani del '48 e del '96 e dei meno noti Gold Rush, che nella seconda metà dell'800, interessarono Nuova Zelanda, Australia e Sud Africa.

#28 - La sintesi finale

siamo arrivati alla conclusione di questo percorso, alla scoperta del Misuratore di Portata Doppler, grazie al quale ho potuto scoprire e approfondire molti aspetti interessanti a me ancora sconosciuti, e allo stesso modo spero che anche tu lettore leggendo questa sintesi sarai stimolato a scoprire tutte le curiosita` trattate piu` nel dettaglio.

Ripercorriamo la storia del Misuratore di portata Doppler partendo dal 1959 , anno in cui Shiego Satomura brevetto` il primo prototipo destinato alla diagnostica in campo medico, per fornire analisi dettagliate del flusso sanguigno (immagine riportata nel rispettivo post). Nei successivi 20 anni sono stati elaborati altri prototipi e brevetti in ambito scentifico per l`uso da noi preso in oggetto, ovvero la misurazione di portata e velocita` di un fluido, per trovare il boom a partire dagli anni 80 fino al 2000, come si puo` vedere dai grafici in cui e` descritto l'uso delle parole chiave in libri e documenti ,per avere una visione d'insieme e` possibile invece far riferimento alla mappa concettuale , la quale ci permette di inquadrare meglio gli aspetti di carattere piu` evolutivo e al contempo tecnici. 

in epoca moderna il Misuratore di Portata Doppler ,(rappresentato artisticamente dal simbolo)in inglese Doppler flowmeters, e` formalmente definito come: dispositivo utilizzato per misurare la portata o flusso di un liquido o gas, sfruttando l'effetto Doppler. Il principio fisico secondo cui le onde sonore vengono restituite a un trasmettitore a una frequenza alterata se i riflettori nel liquido sono in movimento e` supportato da discipline scientifiche come l`elettromagnetismo che si occupa dello studio di fenomeni di natura elettrica e magnetica, la fluidodinamica che studia il comportamento dei fluidi e  il signal processing che descrive la modifica e le tecniche di elaborazioni di segnali, Questo spostamento di frequenza è direttamente proporzionale alla velocità del liquido che viene misurata con precisione dallo strumento per calcolare la portata. Facendo riferimento all'abecedario risulta piu` agile la comprensione di definizioni e disquisizioni che talvolta potrebbero apparire ostiche.  Anatomicamente, e come descritto nel glossario si puo` identificare una carcassa plastica che lo contiene e due trasduttori(sonde) che emettono e ricevono segnali, un circuito stampato di cui abbiamo anche descritto sommariamente alcuni componenti (mosfet, resistori...) ,materiali e principi chimici riguardanti fondamentalmente considerazioni energetiche e le rispettive bande elettrostatiche alla base della mobilita` elettronica.

L`uso e il montaggio di per se molto semplici descritti nel manuale d'uso prevedono l'istallazione dello strumento su una tubazione pulita e priva di ruggine, facendo attenzione al corretto posizionamento e al numero di cinghie da utilizzare, e con un semplice tocco di dita sul tastierino e` possibile attivarlo, vengono accompagnati dalle normative UNI (UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2018 e UNI EN ISO 9001:2015) che ne garantiscono l'idoneita`. Genericamente abbiamo distinto la famiglia dei misuratori di portata in diverse tipologie, in primo luogo a seconda se si tratta di una misurazione a canale aperto o chiuso e successivamente il tipo di misura, di volume, di massa , indiretta o diretta con le Varie sottoclassi, fino ad identificare quella dei "misuratori ad ultrasuoni" di nostro interesse, i principali marchi e costruttori sono : Lanry, Ure Instrument, Coulton ,Badged Meter, l`uso di questo dispositivo ha ispirato poi la trattazione di un fatto storico indimenticabile accaduto negli anni 70, rendendolo mito, il disastro del Vajont che vide coinvolte migliaia di persone e paesi interi, a causa dell`enorme quantita` d'acqua riversatasi con tutta la sua forza distruttiva.

Discostandoci poi dalle caratteristiche proprie dello strumento e per ampliare il concetto culturale abbiamo dedicato alcuni post al principio fisico alla base del suo funzionamento, l'Effetto Doppler: fenomeno che consiste nel cambiamento apparente, rispetto al valore originario, della frequenza o della lunghezza d'onda percepita da un osservatore raggiunto da un'onda emessa da una sorgente che si trovi in movimento rispetto all'osservatore stesso, trovando riferimenti simpatici nel mondo del cinema con la celebre serie televisiva The Big Bang Theory in cui il protagonista Sheldon Cooper si traveste da effetto Doppler per una festa in maschera, oppure nei fumetti con Mother Goose and Grimm, si fa poi riferimento ad un annuncio pubblicitario e ad un francobollo raffigurante Doppler in persona.

#27 - La mappa concettuale

raggruppiamo ora i principale concetti chiave legati al funzionamento del Misuratore di portata Doppler, collegandoli mediante una rete neurale.

(realizzata mediante il tool online "Lucid")

#26 - La chimica e gli strumenti scientifici

 la chimica all'interno del misuratore di portata Doppler e` alla base del funzionamento dello strumento, non tanto per quanto riguarda l`uso, ma bensi` per quanto riguarda i processi che coinvolgono gli elementi circuitali presenti nel circuito integrato all`interno dello strumento. Per citare i piu` noti possiamo pensare ad esempio ai transistore MOSFET, la base dei circuiti digitali moderni, sono costuiti da un substrato di materiale semiconduttore drogato, solitamente il silicio, al quale sono applicati tre terminali: gate, source e drain. L'applicazione di una tensione al gate permette di controllare il passaggio di cariche tra il source e il drain( flusso di elettroni o lacune, che transitano da atomo a atomo), e quindi la corrente elettrica che attraversa il dispositivo. A seconda che il drogaggio del semiconduttore body sia di tipo n(con eccesso di elettroni) o di tipo p(con eccesso di lacune).

Allo stesso modo ogni altro piccolo componente che costituisce il circuito e` caratterizzato da fenomeni fisico-chimici di questo tipo.

in questa immagine si puo` vedere come sono disposti gli atomi (pallini bianchi) all`interno di un solido (es silicio), e come si vadano a definire le vare bande energetiche, come la banda di conduzione e quella di valenza(caratteristiche del materiale) fondamentali per poterne analizzare il comportamento in funzione della tensione applicata, della temperatura e altri fattori.

#25 - Cose personali

 analizziamo ora 3 oggetti significativi per me, che descrivono il mio passato presente e futuro.

MOMENTO: la matita, rappresenta il mio passato, la mia passione per il disegno tecnico e la progettazione, e non solo, che ancora oggi coltivo.

UTENSILE (presente): il mio PC , che mi accompagna ogni giorno con le lezioni e attivita` universitarie, nonche` oggetto di complessa tecnologia elettronica.

FETICCIO (futuro) : un circuito integrato, la mia passione e il mio percorso di studi, nella speranza che possa rappresentare il mio futuro da ingegnere elettronico.

#24 - Le parole nella storia

di seguito verranno riportati alcuni grafici in cui si puo` notare l`uso di alcune parole attinenti al misuratore di portata Doppler nel corso della storia, a partire dal 1800 fino ai giorni d'oggi.

Il grafico_1 rappresenta l`utilizzo della parola 'Doppler flowmeter' e si nota chiaramente che raggiunge il suo massimo attorno al 1990 circa, epoca a cui risalgono quasi tutti i brevetti, rimasti pressoche` invariati negli anni successivi. Nel grafico_2  e grafico_3 viene poi comparato con 'trasducer' cioe` trasduttore e con la parola 'Doppler' e si vede chiaramente come questi due termini abbino avuto un uso molto maggiore gia` negli anni precedenti, mantenendo comunque il loro picco nello stesso periodo.

           

         grafico_1 (riferimento Ngram Viewer)

           grafico_2 (riferimento Ngram Viewer)

            grafico_3 (riferimento Ngram Viewer)

#23 - La normativa

 alcune normative a cui deve sottostare il misuratore di portata Doppler

UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2018

Requisiti generali per la competenza dei laboratori di prova e di taratura

descrizione:

La taratura degli strumenti di misure di portata è necessaria al fine di individuare le caratteristiche metrologiche dello strumento.
Il processo di taratura prevede il confronto delle indicazioni dello strumento di misura con quelle di uno strumento campione (dello stesso genere e sufficientemente preciso),variando opportunamente il valore della grandezza applicata.

stato: NON obligatora

UNI EN ISO 9001:2015

Sistemi di gestione per la qualita` - Requisiti

descrizione: 

La norma specifica i requisiti di un sistema di gestione per la qualità quando un’organizzazione:

a) ha l’esigenza di dimostrare la propria capacità di fornire con regolarità prodotti o servizi che soddisfano i requisiti del cliente ed i requisiti cogenti applicabili; e
b) mira ad accrescere la soddisfazione del cliente tramite l'applicazione efficace del sistema, compresi i processi per il miglioramento del sistema stesso ed assicurare la conformità ai requisiti del cliente ed ai requisiti cogenti applicabili.

#22 - Un manuale d'uso

 il misuratore di portata Doppler preso in considerazione per questo manuale d`uso e` riferito ad un modello di piccole dimensioni installabile su tubature di piccole e medie dimensioni, ad esempio l'FD-400

il montaggio e` molto semplice, prima di tutto bisogna selezionare una porzione di tubo sufficientemente lontana da giunti , curve o restringimenti in modo che il fluido all`interno sia in una situazione normale, e` poi necessario pulire la superficie del tubo su cui si vuole posizionare assicurandosi che non vi sia ruggine o altre sostanze che impediscono il corretto funzionamento del dispositivo. Mediante l`uso di fascette appositamente fornite dal costruttore fissare i due trasduttori parallelamente tra loro ben aderenti alla superficie, a questo punto e` sufficiente alimentare il dispositivo ed effettuare le letture sul display, mediante l`uso di appositi pulsanti e` possibile cambiare unita` di misura e parametri misurati.

il dispositivo e` progettato appositamente per essere installato anche all`aperto, resiste quindi alle avversita` climatiche e a temperature comprese tra -40 a 85 °C

#21 - Nei fumetti

 anche in questo caso non esiste un fumetto in cui viene utilizzato un misuratore di portata Doppler ma bensi` viene nominato l`effetto doppler nonche` il principi fisico alla base di funzionamento del nostro strumento.

L`immagine riportata di seguito appartiene ad un fumetto pubblicato per la prima volta il 1 ottobre 1984 scritto da Mike Peters  intitolato Mother Goose and Grimm . la storia ruota attorno a un  bull terrier giallo di nome Grimm, di proprietà di un'oca antropomorfa di nome Mother Goose insieme a un Boston terrier stupido di nome Ralph e un gatto di nome Attila che hanno a che fare talvolta con situazioni della vita reale e riferimenti alla nostra societa`.

                                                                                                         (fonte immagine)

come si puo` leggere dalla vignetta e intuire dall'immagine viene chiamato in causa l`effetto doppler in quanto l`urlo di Mother Goose, in movimento, ha una variazione sonora dal punto di vista di due osservatori seduti, 

#20 - Il marchio

 

Lanry Instruments, professionisti nella produzione di strumenti di misura di flusso, fornisce un servizio di ricerca e sviluppo, produzione, marcatura e post-vendita. Impegnata nella produzione di misuratori di portata da più di 20 anni, Lanry è stata dotata di capacità di progettazione avanzate e ha accumulato una vasta esperienza di applicazioni.

ulteriori informazioni : link_Lanry 

#19 - L'abbecedario

 A come ANGOLO

Si definisce angolo ciascuna delle due porzioni di piano comprese tra due semirette aventi la stessa origine, fondamentale nel funzionamento dello strumento, definisce l`inclinazione delle onde emesse dalle sonde rispetto all`asse del tubo.

B come BADGED METER

marchio di una delle case produttrici.

C come CIRCUITO

un circuito elettrico è un insieme interconnesso di componenti elettrici e loro collegamenti, alla base del funzionamento del nostro dispositivo, in grado di emettere e ricevere segnali restituendo dati numerici.

D come DOPPLER

L`effetto Doppler è un fenomeno fisico che consiste nel cambiamento apparente, rispetto al valore originario, della frequenza o della lunghezza d'onda percepita da un osservatore raggiunto da un'onda emessa da una sorgente che si trovi in movimento rispetto all'osservatore stesso .

E come ENCODER

attribuisce ad ogni valore discreto del segnale in uscita dal quantizzatore una sequenza codificata su n-bit.

F come FREQUENZA

La frequenza è una grandezza fisica che riguarda fenomeni periodici o processi ripetitivi la quale definisce il numero di oscillazioni in un periodo di tempo misurata in Hz. nel nostro caso il segnale emesso dal trasduttore e` proprio un onda a frequenza costante.

G come GIAPPONE

il Giappone è uno Stato insulare dell'Asia orientale, situato nell'oceano Pacifico, stato originario di Shiego Satomura, inventore del primo misuratore a ultrasuoni Doppler con scopo di fornire informazioni sul flusso sanguigno.

H come H2O

L`acqua e` al 90% dei casi il fluido oggetto di misurazioni all`interno del tubo, mediante il misuratore di portata Doppler.

I come IMPURITA`

Il misuratore di portata Doppler per poter funzionare correttamente deve effettuare misurazioni su liquidi contenenti impurita` almeno 100 parti per milione, non funziona con acqua distillata.

M come MISURA

Uno strumento di misura è uno strumento che ha la funzione specifica di effettuare una misurazione, intendendo con essa, in fisica e ingegneria, il processo di rapportare una grandezza fisica ad eventi  fenomeni o oggetti del mondo reale.

O come O

possiamo ricondurre la morfologia di questa lettera "O" alla sezione di un tubo.

P come Portata

La portata nella fluidodinamica, è la quantità di sostanza (di un fluido) che attraversa nell'unità di tempo in una sezione di area ${\displaystyle A}$.

Q come QUANTIZZATORE

apparato fondamentale per discretizzare segnali analogici in digitali, su un numero finito di bit.

S come SEGNALE

Si considera un segnale una grandezza fisica la cui variazione nel tempo trasmette un'informazione. Nel nostro caso e` l'input del sistema, cioe` l`onda emessa dai trasduttori "rimbalza" a causa delle impurità nel fluido e viene letta come segnale di ingresso del dispositivo.

T come TRASDUTTORE

Il trasduttore è un dispositivo di qualsiasi genere destinato a convertire una grandezza fisica in un'altra alterandone alcune delle caratteristiche che la identificano. Talvolta il termine "trasduttore" è utilizzato come sinonimo del termine "sensore".

U come ULTRASUONI

Gli ultrasuoni sono delle onde meccaniche sonore, La frequenza convenzionalmente utilizzata per discriminare onde soniche da onde ultrasoniche è fissata in 20 kHz, nonche` il tipo di onde generate dai trasduttori alla frequenza di circa 10 MHz.

V come VELOCITA`

La velocita` è una grandezza vettoriale definita come la variazione della posizione di un corpo in funzione del tempo. Uno dei parametri fondamentali misurati dal misuratore di portata Doppler.

Z come Z(numero atomico)

fondamentale per lo studio della chimica dei semiconduttori all`interno dei circuiti

#18 - Il francobollo

Non esiste un francobollo raffigurante il Misuratore di portata Doppler in modo esplicito, ma come fatto in atre occasioni ci riconduciamo al principio fisico alla base del funzionamento del dispositivo, nonche` l'effetto Doppler. 

Qui di seguito viene riportato un francobollo di origine Austriaca risalente al 1992 raffigurante Christian Andreas Doppler (1803 - 1853)

                                                                                                 fonte immagine

#17 - I brevetti

 Il misuratore di portata doppler come gia` detto in un post precedente vede la sua nascita a partire dagli anni 50 con il misuratore di portata sanguigna, per evolversi poi negli anni 80/90 nel misuratore di portata Doppler. 
Di seguito alcuni brevetti sull`evoluzione dello strumento:

Flussimetro del sangue doppler ad ultrasuoni

brevetto N. EP0202920A2 

pubblicazione: 20/05/1985 

candidato: MATSUSHITA ELECTRIC IND CO LTD [JP]

inventori: KAWABUCHI MASAM; NAKAMURA YASUHIRO

descrizione: 

è un misuratore di flusso sanguigno Doppler a ultrasuoni e` destinato a misurare la velocità del flusso sanguigno in una posizione arbitraria del corpo di un soggetto utilizzando lo spostamento Doppler di un segnale di eco ultrasonico. Il segnale di eco, compreso lo spostamento Doppler dal flusso sanguigno del corpo, viene rilevato in fase sulla base del segnale di riferimento standard e la distanza da una posizione prevista viene estratta dal segnale di fase rilevata e viene integrata, e la componente di corrente continua o componente a frequenza ultra bassa del segnale Doppler di spostamento ottenuto dai mezzi di integrazione viene rinviato negativamente ai mezzi di integrazione. Di conseguenza, i componenti del segnale di eco dei tessuti corporei vengono rimossi e solo la frequenza del flusso sanguigno può essere analizzata, in modo da ottenere informazioni accurate sul flusso sanguigno .

(immagine tratta dal brevetto raffigurante uno schema elettrico con i vari grafici di uscita ed ingeresso del circuito)

 

fonte: espacenet   link_brevetto

tester misuratore di portata Doppler universale

brevetto N. US4729247A

pubblicazione: 08/03/1988

candidato: MANNING TECHNOLOGIES INC [USA]

inventori: BROWN ALVIN

descrizione: 

Un circuito che simula la risposta del segnale elettrico di un liquido che scorre la cui velocità deve essere misurata da un misuratore di portata Doppler . Il circuito prende il segnale di trasmissione del misuratore di portata elettrico da un misuratore di portata Doppler e ne modifica la frequenza per derivare un segnale di spostamento Doppler simulato . Quest'ultimo segnale viene utilizzato per modulare il segnale di trasmissione in un modulatore bilanciato a doppia banda laterale che sopprime la frequenza del segnale di trasmissione e produce frequenze di banda laterale superiore e inferiore che imitano un segnale di ritorno  Doppler spostato . Quest'ultimo segnale viene inviato al trasduttore di ricezione del segnale di un misuratore di portata Doppler per scopi di test.

(immagine tratta dal documento originale, raffigura un schema a blocchi del funzionamento del circuito)

fonte: espacenet      link_brevetto

misuratore di portata doppler

brevetto N. CN210293332U

pubblicazione: 10/04/2020

candidato: CHINA WATER SMART SHENZHEN TECH CO LTD

inventori: QIU PENGCHENG; SU TENGFEI; WANG YUHUA; ZENG QINGBIN

descrizione: Il misuratore di portata a ultrasuoni Doppler, comprende un modulo di trasmissione a ultrasuoni, un modulo di ricezione a ultrasuoni e un'unità di controllo disposta nell'alloggiamento, è caratterizzato dal fatto che è anche dotato di Un sensore per rilevare il livello dell'acqua nel fiume e visualizzarlo attraverso un display esterno, l'estremità anteriore del sensore di raccolta del livello dell'acqua è dotata di un diaframma di rilevamento. Il misuratore di portata ad ultrasuoni Doppler proposto può rilevare contemporaneamente il flusso e il livello dell'acqua del fiume, aggiungendo un sensore di acquisizione del livello dell'acqua sull'alloggiamento del misuratore di portata, ha più funzioni ed è comodo da usare. Inoltre, ha anche la funzione di comunicazione wireless, la funzione di posizionamento e la funzione antifurto.

fonte: espacenet   link_brevetto

#16 - Anatomie

 Il misuratore di portata Doppler e` anatomicamente costituito da poche parti, una carcassa plastica, due sonde e una scheda elettronica che gestisce il funzionamento del dispositivo, di seguito verranno riportate alcuni immagini.

(pag. 3.2, 3.8 manuale)

sonde:

immagini estratte dal manuale dell'utente del modello preso in considerazione per la trattazione: FD 400

di seguito il link di riferimento link_manulae FD-400

#15 - I numeri

 prendendo sempre in considerazione il misuratore di postata Doppler modello FD-400, possiamo andare a definire alcuni numeri che lo caratterizzano;

• requisiti di istallazione delle sonde, distanze minime posizionamento a valle e a monte:
  
  
  

(pag. 2.2 manuale)

• numero di cinghie per il fissaggio delle sonde attorno al tubo:

(pag. 3.4 manuale)

• in caso di prolungamento del cavo delle sonde utilizzare  Cavo coassiale RG59 75 Ohm (pag 1.2 manuale)
• limiti di temperatura ambientale entro -40 a + 185 ° F (da -40 a + 85 ° C) (pag. 3.1 manuale)
• dimensione dispositivo 146,1 X 177,8 X 106,4 [mm]

(pag. 3.2 manuale)

(altre immagini delle dimensioni del dispositivo sono disponibili nella sezione "anatomie")

i dati sono estratti dal manuale dell`utente link_manuale FD-400

#14 - La tassonomia

Questo albero tassonomico suddivide la famiglia dei misuratori di portata in diverse tipologie, in primo luogo a seconda se si tratta di una misurazione a canale aperto o chiuso e successivamente il tipo di misura, di volume, di massa , indiretta o diretta con le Varie sottoclassi. Lo strumento da noi trattato, cioe` il misuratore di portata Doppler appartiene alla classe "Ultrasonic Flowmeter"

riferimento sul web link_tassonomia

#13 - La pubblicità

qui di seguito viene riportato un documento pubblicitario trovato sul web di un misuratore di portata Doppler utilizzabile in canale aperto, essendo uno strumento specialistico non ci sono pubblicita` televisive o storiche in quanto oggetto moderno, ma semplici annunci concorrenziali che ne illustrano gli aspetti migliori.

Misuratore di portata a ultrasuoni ed effetto Doppler HydroProfiler M-Pro

Venduto da: Instrument Service S.R.L.                                                    

CARATTERISTICHE

Tecnologia

a ultrasuoni ed effetto Doppler, induttivo

Fluido

per acqua

Altre caratteristiche

per canale aperto, con sensore di temperatura, mobile, a montaggio verticale

Temperatura di processo

Min.: 0 °C (32 °F)

Max.: 50 °C (122 °F

descrizione

AquaProfiler M-Pro. Strumento innovativo per la misura della portata in canali, torrenti e fiumi. Integra e può sostituire strumenti idrologici come il Moving-Boat-ADCP's. Il sistema AquaProfiler utilizza, per la misura della velocità e del livello su ogni singola verticale, la tecnologia ADCP. Il sensore viene utilizzato con le aste Ø20mm. La fornitcura include il software AquaProfiler che automaticamente calcola la portata secondo le indicazioni della normativa ISO 748. La comunicazione fra lo strumento ed il sensore in acqua avviene tramite interfaccia Wifi. Il vantaggio maggiore nell'utilizzo dello strumento è la velocità d'esecuzione della misura di portata rispetto alle misure eseguite con i tradizionali strumenti (mulinelli o strumenti magnetici induttivi).

nel seguente link e` possibile visualizzare l`annuncio link_pubblicita`