Il prototipo impiegato per le misure di vibrazione prodotte dal traffico veicolare si basa sullo schema di misura phase sensitive-OTDR (phase-sensitive, Optical Time-Domain Reflectometry). La sorgente utilizzata è un laser a cavità esterna prodotto dalla Pure Photonics, caratterizzato da una potenza in uscita di circa 60 mW, una larghezza di riga di 10 kHz ed una lunghezza d’onda di 1550 nm. L’uscita del laser viene pulsata mediante un modulatore elettro-ottico di intensità, pilotato da un generatore elettrico di impulsi. L’impulso così generato viene dapprima amplificato, e poi trasmesso in ingresso alla fibra di misura.

Il segnale di Rayleigh retro diffuso, prodotto dall’impulso, viene raccolto in ricezione mediante un circolatore, per poi essere amplificato mediante un secondo EDFA. Una volta amplificato, il segnale viene filtrato attraverso un reticolo di Bragg (FBG) a banda stretta, in modo da eliminare il rumore ASE prodotto dall’EDFA. Il segnale così filtrato viene rilevato attraverso un fotoricevitore caratterizzato da un guadagno di transconduttanza pari a 1200 V/W. Infine, il segnale in uscita dal fotoricevitore viene acquisito mediante una scheda di acquisizione SP Devices ADQDC7, caratterizzata da una frequenza massima di campionamento pari a 10 GS/s ed una risoluzione verticale di 14 bit. La scheda di acquisizione dispone di una FPGA interna, dedicata nel nostro caso alle operazioni di media (averaging), in tempo reale, dei segnali acquisiti. La scheda madre (ASRock H370M-ITX) è equipaggiata con processore Intel Core i3 di ottava generazione, 8 GB di RAM DDR4, e di hard disk a stato solido con capacità di 240 GB.

Per la realizzazione del prototipo è stato utilizzato un rack 19’’ ventilato in alluminio della METcase, con altezza pari a 6U (265 mm) e profondità di 265 mm. Il rack è stato internamente suddiviso in tre piani: il piano inferiore è stato utilizzato per l’alloggiamento dei convertitori dc/dc, della scheda madre e della scheda di acquisizione; al piano intermedio sono stati alloggiati i componenti ottici passivi e il modulatore acusto-ottico; infine, il piano superiore è stato utilizzato per l’alloggiamento del laser, degli amplificatori ottici e del fotoricevitore.

Vengono riportate delle immagini del prototipo realizzato, con il pannello superiore rimosso per consentirne una visione interna. Il prototipo è dotato di una porta RJ45 e di un’uscita HDMI per l’interfacciamento con un monitor esterno.

L’esecuzione delle misure è gestita mediante apposito script in ambiente Matlab. Lo script consente l’impostazione dei seguenti parametri: durata degli impulsi (da cui dipende la risoluzione spaziale delle misure), frequenza di ripetizione degli impulsi, numero di medie, numero totale di acquisizioni. Al termine dell’intero processo di misura, lo script esegue il salvataggio delle misure in un unico file con estensione .mat. I dati sono raccolti in una matrice di dimensione , dove è il numero di sezioni di misura lungo la fibra, ed è il numero di acquisizioni realizzate.

Livello di industrializzazione

Il prototipo si inserisce nel progetto per la sua perfetta compatibilità con gli obiettivi e il contesto dello stesso. L’industrializzazione richiede, atteso che la capacità di ascolto è funzionante, un preciso campionamento per l’identificazione dei fenomeni rilevati (passaggi veicolari) consentendo anche elaborazioni in grado di dare informazioni, sui passaggi di veicoli, più numerose di quelle ottenute nel corso del progetto.

In ogni caso il progetto ha sicuramente dato nuovi contributi ad un sistema di monitoraggio promettente, ma ancora molto sperimentale.