Il misuratore di portata Doppler non compare esplicitamente in film o serie, ma generalizzando le sue proprieta`, in particvolare l`Effetto Doppler, compare in una scena nella celebre serie televisiva The Big Bang Theory, in cui il protagonista Sheldon Cooper si traveste da Effetto Doppler per andare ad una festa in maschera, e ovviamente sfrutta l`occasione per darne la definizione scientifica.
giovedì 29 ottobre 2020
domenica 25 ottobre 2020
#11 - I costruttori
Negli anni '90 è stata introdotta e diffusa la tecnologia a ultrasuoni del tempo di transito (chiamato anche tempo di volo). Il misuratore di portata del tempo di transito era molto adatto per misurare liquidi puliti e medi. Nel 1995, l'Organizzazione internazionale di metrologia legale (OIML) ha sviluppato R 117, "Sistemi di misurazione per liquidi diversi dall'acqua". Sebbene questo sia uno standard che si applica ai misuratori di portata a ultrasuoni, si applica anche ad altri tipi di misuratori di portata.
le principali case che forniscono questa tecnologia attualmente sono:
#10 - I libri
uno dei pochi articoli storici riguardanti il misuratore di portata Doppler risale agli anni 1965, principalmente sono riferiti allo studio e alla misurazione del flusso sanguigno o dei gas.
- J.W.Foreman, Jr., E.W.George, and R.D.Lewis, Research Laboratories, Brown Engineering Co.Inc. Huntsville, Alabama, (Received 16 June 1965)
(riferimento sul web non piu` rintracciabile)
ulteriori riferimenti ad articoli sul web relativi a questo strumento sono riportati di seguito:- A Doppler flowmeter for use in theatre
- Bernstein EF, Murphy AE, Jr, Shea MA, Housman LB. Experimental and clinical experience with transcutaneous Doppler ultrasonic flowmeters. Arch Surg. 1970 Jul
- Franklin D. Ultrasonic techniques for measurement of blood flow. Pa Med. 1970 Apr
mercoledì 21 ottobre 2020
#09 - Gli inventori
Nel 1959, Shiego Satomura (1919-1960) fisico Giapponese accreditato dell'introduzione delle tecniche Doppler ultrasoniche nella diagnostica medica pratica negli anni '50 creò un misuratore di portata ad ultrasuoni che utilizzava la tecnologia doppler. È stato progettato specificamente per fornire analisi del flusso sanguigno.
Questa scoperta venne fatta in un contesto storico di sviluppo soprattutto in ambito medico e scientifico immediatamente in seguito alla Seconda Guerra Mondiale, nella quale troppe persone persero la vita, quindi diveto` di fondamentale importanza preservare, salvaguardare, e studiare piu` approfonditamente l'uomo, la sua salute e piu` in generale tutto cio` che lo riguardava.
Fu solo quattro anni dopo, nel 1963, che fecero la loro comparsa i primi misuratori di portata ad ultrasuoni per applicazioni industriali. Nei successivi 20 anni sono stati sviluppati diversi misuratori di portata ad ultrasuoni. Ciò includeva il lancio di un flussometro clamp-on, ma la maggior parte dei prodotti era basata sul metodo doppler.
#07 - Il mito
Dopo una riflessione su quale potesse essere un mito legato allo strumento trattato, nonche` alla misura della velocita`e potenza dell`acqua, mi e` sembrato giusto trattare un argomento ormai diventato storia e perche` no anche mito, riguardante il disastro del Vajont. Un evento catastrofico che vide fluire l'acqua impetuosamente attraverso una fenditura nella diga.
Il disastro del Vajont è stato una catastrofe ambientale ed umana verificatosi la sera del 9 ottobre 1963, nel neo-bacino idroelettrico artificiale del torrente Vajont nell'omonima valle, dovuto alla caduta di una frana dal soprastante pendio del Monte Toc nelle acque del bacino alpino realizzato con l'omonima diga; la conseguente tracimazione dell'acqua contenuta nell'invaso, con effetto di dilavamento delle sponde del lago, coinvolse prima Erto e Casso, paesi vicini alla riva del lago dopo la costruzione della diga, mentre il superamento della diga da parte dell'onda generata provocò l'inondazione e la distruzione degli abitati del fondovalle veneto, e la morte di 1917 persone.
Le cause della tragedia, dopo numerosi dibattiti, processi e opere, si scopri` furono i versanti i quali avevano caratteristiche morfologiche (incoerenza e fragilità) tali da non renderli adatti ad essere lambiti da un serbatoio idroelettrico. Nel corso degli anni l'ente gestore e i suoi dirigenti, pur essendo a conoscenza della pericolosità, anche se supposta inferiore a quella effettivamente rivelatasi, coprirono con dolosità i dati a loro disposizione.
fonte wikipedia al link
#08 - I materiali
i materiali che costituiscono il Misuratore di Portata Doppler sono un'infinita` basti pensare che e` interamente basato sull`elettronica, una scheda madre composta da tante piccole parti che generano e ricevono segnali, che vengono poi elaborati per restituire un risultato numerico della grandezza misurata. nel corso degli anni si e` riusciti a diminuire drasticamente le dimensioni di questi circuiti, i primi modelli creati erano grossi, ingombranti, quelli d'oggi occupano pochi centimetri in cui vi sono concentrati migliaia di componenti di dimensioni microscopiche.
i principali materiali presenti sono metalli, semiconduttori e isolanti i quali permettono la meravigliosa magia della tecnologia, quali ad esempio rame, silicio, germanio, boro, ecc... che permettono la creazione di condensatori, induttori, resistori, transistor anche se non piu` utilizzati ma sostituiti dai mosfet all`interno dei circuiti integrati.
Questi dispositivi nella loro originale rudimentalita` hanno permesso lo sviluppo e la creazione di cio` che siamo oggi.
Un riferimento sul futuro della tecnologia importante e` la legge di Moore, il quale afferma che il numero di transistori nei microprocessori sarebbe raddoppiato ogni 12`mesi circa.
La carcassa e` poi costituita da materiale plastico, I polimeri più comuni sono sintetici prodotti a partire da sostanze derivate dal petrolio, ma vi sono anche materie plastiche sviluppate partendo da altre fonti. Sono materiali organici a elevato peso molecolare, cioè costituite da molecole con una catena molto lunga (macromolecole)
#06 - Il simbolo
mercoledì 14 ottobre 2020
#03 - Un glossario
(pag. 3.4 manuale)trasduttore:
questo dispositivo e` dotato di due trasduttori, uno per emettere un raggio ultrasonico nel flusso che scorre attraverso il tubo. Affinché il flussometro funzioni, devono esserci particelle solide o bolle d'aria nel flusso per riflettere il raggio ultrasonico. Il movimento delle particelle sposta la frequenza del raggio, che viene ricevuto da un secondo trasduttore.
(pag. 2.4 manuale)moduli ISO-MOD:
sono presenti due moduli ISO-MOD sulla scheda principale di questo dispositivo, costituiti da due relays, i quali gestiscono le correnti in entrata ed uscita dal dispositivo traducendole in dati relativi alle misurazioni effettuate, provvederanno poi alla restituzione grafica sullo schermo dei dati.
(pag. 3.9 manuale)schermo, tastierino:
Lo schermo permette la visualizzazione dei dati misurati, con il tastierino si puo` andare ad operare sulle impostazioni del dispositivo per gestire unita` di misura e parametri definiti dall'utente.
(pag. 4.13 manuale)nel link e` possibile trovare la scheda tecnica dettagliata del modello di dispositivo preso in considerazione link_manuale FD-400
#04 - La scienza
le discipline alla base del funzionamento del misuratore di portata ad effetto Doppler riguardano sicuramente la Fisica, in tutte le sue sfaccettature, a partire dall'elettromagnetismo fino alla fluidodinamica e il signal processing per quanto riguarda la gestione dei segnali in trasmissione e ricezione.
L'elettromagnetismo è la branca della fisica che studia i fenomeni di natura elettrica e magnetica e le loro correlazioni (come ad esempio i campi magnetici prodotti dalle correnti elettriche e le correnti elettriche prodotte dai campi magnetici variabili).Solitamente per elettromagnetismo si intende la teoria classica, sintetizzata nelle equazioni di Maxwell. Tale teoria descrive accuratamente la realtà fisica fino a dimensioni quantistiche la fluidodinamica (o dinamica dei fluidi) è la branca della meccanica dei fluidi che studia il comportamento dei fluidi (ovvero liquidi e gas) in movimento, contrapposta alla statica dei fluidi |
signal processing: è un sottocampo di ingegneria elettrica che si concentra sull'analisi, la modifica e la sintesi di segnali come suoni , immagini e misurazioni scientifiche. Le tecniche di elaborazione del segnale possono essere utilizzate per migliorare la trasmissione, l'efficienza di memorizzazione e la qualità soggettiva e anche per enfatizzare o rilevare componenti di interesse in un segnale misurato
#05 - Il principio fisico
di seguito verranno illustrate le principali formule matematico/fisiche che descrivono il funzionamento del misuratore di portata Doppler.
Δf = 2fT sinθ • VF / VS
Per legge di Snell (la legge di rifrazione):
sinθT / VT = sinθ / VS
VF = Δf / fT • VT / sinθT = KΔf
Dove:
VT = Velocità del
suono del materiale del trasmettitore θT = Angolo del raggio del trasmettitore
K = Fattore di calibrazione
VF = Velocità del flusso
Δf = Spostamento della frequenza Doppler
VS = Velocità del
suono del fluido fT = Frequenza del trasmettitore
θ = Angolo di entrata di fT Portata
volumetrica del liquido = K • VF • D2
K = Costante
D = Diametro interno del tubo
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. Se la sorgente e l'osservatore si muovono entrambi rispetto al mezzo di propagazione delle onde, l'effetto Doppler totale è derivato dalla combinazione dei due movimenti. Perciò ognuno di essi è analizzato separatamente.
riferimenti sul web : link_1 , link_2
venerdì 9 ottobre 2020
#02 - L'immagine
al contrario di come si potrebbe pensare i misuratori di portata ad effetto Doppler non sono una scoperta molto recente. La storia dei misuratori di portata ad ultrasuoni abbraccia circa sei decenni. Iniziò per la prima volta in Giappone con il fisico giapponese Shiego Satomura a scopo medico, per permettere la misurazione del flusso sanguigno.
fonte immagine: https://es.dotmed.com/listing/flow-meter/parks-medical-electronics/811-b-ultrasonic-doppler/2685118
#01 - Il nome
I misuratori di portata ad ultrasuoni funzionano in generale secondo due diversi principi:
- Il misuratore di portata ad ultrasuoni con effetto Doppler
- Misuratore di portata ultrasonico del tempo di volo
I misuratori di portata Doppler utilizzano il principio secondo cui le onde sonore verranno restituite a un trasmettitore a una frequenza alterata se i riflettori nel liquido sono in movimento. Questo spostamento di frequenza è direttamente proporzionale alla velocità del liquido. Viene misurata con precisione dallo strumento per calcolare la portata. Quindi il liquido deve contenere bolle di gas o solidi affinché la misurazione Doppler funzioni.
Lo spostamento di frequenza risultante è denominato Effetto Doppler .
etimologia: dispositivo utilizzato per misurare la portata o flusso di un liquido o gas, sfruttando l'effetto Doppler.
Di seguito verranno riportate le principali traduzioni linguistiche:
Inglese: Doppler flowmeters;
Tedesco: Messgerät für den Doppler-Durchsatz;
Spagnolo: Medidor de caudal Doppler;
Francese: débitmètre Doppler;
Russo: допплеровый расходомер;
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