Riflettometria con forme d’onda stepped frequency

Le tecniche basate sulla riflettometria sono molto utilizzate ¬in diverse applicazioni di misura, come, per esempio, le misure di umidità e salinità dei materiali e del suolo; le misure del livello dei liquidi; il rilevamento di perdite in tubature d’acqua sotterranee; per monitorare il movimento del terreno e lo stato delle frane. Nel tempo sono stati sviluppati diversi metodi di riflettometria, che si differenziano in base al segnale di riferimento utilizzato e alle tecniche di analisi dei segnali misurati. Essi possono essere divisi, essenzialmente, in metodi nel dominio del tempo (TDR), nei quali si inviano impulsi stretti o gradini, e metodi nel dominio della frequenza (FDR), che usano come segnali di riferimento sinusoidi a diverse frequenze. Esistono, ovviamente, molte altre varianti tra cui si possono citare la riflettometria nel dominio tempo-frequenza, che usa segnali chirp Gaussiani, e la Sequence TDR e Spread Spectrum TDR, che usano segnali pseudo-casuali. In questa memoria, che riassume un lavoro in fase di pubblicazione, viene analizzata una nuova tecnica di riflettometria proposta recentemente nell’ambito della diagnostica dei cavi. Questa tecnica, chiamata stepped-frequency waveform reflectometry (SFWR), prevede l’utilizzo di segnali sinusoidali limitati nel tempo come segnali di riferimento e di tecniche di analisi nel dominio tempo-frequenza (distribuzione di Rihaczek). La tecnica permette, in questo modo, di sfruttare sia i vantaggi della TDR che quelli della FDR, pur richiedendo dispositivi per la generazione e la misura del segnale più semplici ed economici rispetto alle tecniche FDR. In la tecnica SFWR è stata sviluppata ipotizzando un modello quadratico per la funzione di propagazione delle onde nei cavi e coefficienti di riflessione indipendenti dalla frequenza. In questo documento viene proposto, prima di tutto, uno studio teorico del problema, grazie al quale si riescono a sfruttare tutte le informazioni disponibili sul segnale riflesso misurato. Viene definito, quindi, un algoritmo di stima progettato appositamente per lavorare con i segnali di riflettometria che si hanno in risposta alle sinusoidi limitate nel tempo e che generalizza quello proposto in anche a situazioni in cui sono presenti una funzione di propagazione e un coefficiente di riflessione con comportamenti in frequenza sconosciuti. La tecnica è stata inoltre provata su cavi simulati piuttosto che in prove reali, in modo da conoscere tutti i parametri dei cavi e poter determinare gli errori direttamente riconducibili all’algoritmo di stima.