Generalità:
Essenzialmente i trasduttori di spostamento no contact FODS (Fiber Optic Displacement Sensor) sono costituiti da un fascio di fibre ottiche, parte delle quali provvedono a trasmettere luce al target in misura, mentre le rimanenti raccolgono la porzione di luce riflessa dal target stesso.  Un'elettronica specializzata provvede al rilievo della luce riflessa, rendendo disponibile un segnale analogico di trasduzione in uscita, proporzionale alla variazione luminosa, e quindi, indirettamente, alla distanza esistente tra il target ed il puntale del trasduttore ottico. Grazie al loro principio di misura, questi trasduttori possono offrire significativi vantaggi rispetto alle tecniche di misura convenzionali, risolvendo altresì situazioni applicative altrimenti proibitive per altri trasduttori di spostamento. La loro costruzione estremamente compatta e robusta consente infatti ai trasduttori di spostamento FODS di misurare all'interno di meccanismi, sommersi in fluidi o comunque in ambienti particolarmente ostili (es. con alte temperature, in alto vuoto o con elevatissime pressioni), accettando target di misura normalmente non discriminabili con altre tecnologie.  Possono effettivamente proporsi quale valida (e sovente anche più economica) alternativa ai classici interferometri laser. I trasduttori di spostamento FODS sono disponibili con campi di misura compresi tra 0,5 e 64 mm, offrono risoluzioni al di sotto del micron (opzionalmente fino a 2 nm), e garantiscono un'elevata dinamica di misura (superiore a 350 kHz), il che li rende altresì utilizzabili per misure di vibrazione (vedasi dispositivo UV40). 
 

Cenni costruttivi
La costruzione di un tipico trasduttore di spostamento FODS prevede un puntale sensibile, il relativo cavo di estensione in fibra ottica, e il modulo elettronico di condizionamento e di amplificazione del segnale.  Il puntale è costituito da un fascio di fibre ottiche, parte delle quali emette luce (non sempre con lunghezza d'onda visibile) verso il target in misura, mentre le rimanenti sono preposte alla raccolta della  porzione di luce riflessa dal target stesso. Il puntale, in funzione del campo di misura, può essere reso disponibile secondo diverse geometrie, e con svariate facilities di montaggio (eventualmente definibili anche in versione custom), onde garantire la più ampia flessibilità.   I puntali dei trasduttori di spostamento FOD prevedono infatti le seguenti versioni base:

- integrale (puntale, fibra ottica ed amplificatore costituiscono un solo assieme),
- puntale sostituibile (il puntale può essere separato dalla fibra ottica),
- con flangia (fibra ottica separata da flangia con oblò per ambienti in vuoto).

Inoltre, in funzione dei requisiti applicativi, è possibile disporre di due diverse tipologie di puntale sensibile; la versione tipo D (ovvero reflectance dependent), e la versione RC (reflectance compensated), le cui diverse prerogative sono più ampiamente esplicitate in seguito.  La gamma dei materiali compatibili eventualmente costituenti il target in misura e la loro finitura superficiale tollerata è veramente estesa. In ogni caso, potendo disporre di campioni del materiale target, è sempre possibile condurre prove (non impegnative per l'acquisto), onde accertare appieno la validità della misura con trasduttori di spostamento FODS (contattare Spare per ogni ulteriore delucidazione).  Il cavo di estensione corazzato fornito in dotazione è lungo poco meno di un metro (914 mm), ed è in grado di resistere a severe condizioni operative.  Opzionalmente, e previa verifica tecnica da parte del costruttore, è possibile valutare lunghezze maggiori.  La sorgente luminosa di emissione, la sezione di discriminazione atta alla corretta interpretazione del feedback luminoso determinato dalla riflessione sul target, e la necessaria elettronica di condizionamento ed amplificazione segnale trovano posto in un modulo esterno, che può essere offerto secondo diverse versioni ed opzioni. Le uscite disponibili sono sia di tipo digitale (RS232), che di tipo analogico (da 0 a 5 Vcc), mentre l'eventuale modulo di visualizzazione locale può trovare posto nel modulo esterno. Ove si renda necessario sono altresì disponibili versioni multicanale.
 

Caratteristiche principali:
- possono operare immersi in liquidi trasparenti (acqua, olii, glicerina, etc)
- risoluzioni massime fino a 2 nm, con campi di misura fino a 64 mm
- idonei per applicazioni miniaturizzate o con spazi molto contenuti
- operativi in condizioni di vuoto o di elevata pressione ambientale
- virtualmente sicuri per applicazioni infiammabili e/o esplosive
- non richiedono il contatto fisico con l'agente in misura
- operabili da temperature criogeniche fino a 425 °C 
- insensibili ad elevati campi magnetici o elettrici
- segnale di uscita ad alto livello (es. 5 Vcc)
- elevata dinamica (da 0 a 350 kHz)
- offrono elevate accuratezza e sensibilità
 
 

Trasduttori di spostamento FOD  - Type D (reflectance dependent)

I trasduttori di tipo D sono definiti quali proporzionalmente dipendenti sia dalla capacità di riflessione del target, (quindi dalla sua condizione di finitura superficiale), così come dalla sua distanza dal puntale sensibile.  Per la loro natura questi trasduttori si prestano in modo particolare per il rilievo di target che si muovano assialmente al sensore stesso. Quando non sussitano particolari problemi legati alla mancata capacita riflettente del target, i trasduttori di spostamento di tipo D sono quelli sicuramente capaci delle prestazioni migliori, offrendo le più elevate risoluzioni, con la migliore immunità ai disturbi. Il segnale di trasduzione offerto prevede una prima zona (near side) ove il segnale aumenta all'aumentare della distanza dal target, una zona di picco (optical peak), ed una zona secondaria (far side), ove il segnale diminuisce all'aumentare della distanza. Operando nella prima zona della caratteristica, è possibile ottenere elevate sensibilità con campi di misura piuttosto contenuti, mentre nella seconda zona sono evidentmente garantite sensibilità più contenute, ma con campi di misura più estesi. Per via della sua dipendenza dalla capacità di riflessione del target, il modulo elettronico di condizionamento segnali è provvisto di un aggiustamento del guadagno, onde consentire la migliore messa a punto in sede di installazione.

Documentazione di supporto in formato PDF (richiede Acrobat Reader)
modello D6 trasduttore di spostamento D6 (versione metrica)
modello D12 trasduttore di spostamento D12 (versione metrica)
modello D20 trasduttore di spostamento D20 (versione metrica)
modello D63 trasduttore di spostamento D63 (versione metrica)
modello D64 trasduttore di spostamento D64 (versione metrica)
modello D100 trasduttore di spostamento D100 (versione metrica)
modello D125 trasduttore di spostamento D125 (versione metrica)
modello D169 trasduttore di spostamento D169 (versione metrica)
modello D170 trasduttore di spostamento D170 (versione metrica)
modello D171 trasduttore di spostamento D171 (versione metrica)
 
 

Trasduttori di spostamento FOD  - Type RC (reflectance compensated)

I trasduttori di spostamento di tipo RC sono definiti come non dipendenti dalla capacità di riflessione del target.  Per questa loro peculiarità, questi trasduttori di spostamento sono adatti per rilievi ove il target si muova assialmente, lateralmente oppure che ad esempio ruoti rispetto al puntale sensibile. Grazie alla correzione interna della capacità di riflessione del target (da 25 a 1), è possibile operare con la maggior parte dei materiali eventualmente non compatibili con i trasduttori di spostamento della serie D. Tale risultato viene ottenuto con una particolare costruzione del puntale sensibile, ove in buona sostanza trova posto un doppio fascio di fibre costituendo a tutti gli effetti un doppio sensore. Ogni fascio disporrà quindi della propria specifica sensibilità ed il rapporto del segnale di trasduzione offerto da questi due fasci consente l'effetiva compensazione della capacità di riflessione del target. Il tipico segnale di trasduzione offerto è visibile nella figura a lato, dalla quale è possibile desumere una risposta direttamente proporzionale all'aumentare delle distanza misurata.

Documentazione di supporto in formato PDF (richiede Acrobat Reader)
modello RC12 trasduttore di spostamento RC12 (versione metrica)
modello RC25 trasduttore di spostamento RC25 (versione metrica)
modello RC20 trasduttore di spostamento RC20 (versione metrica)
modello RC62 trasduttore di spostamento RC62 (versione metrica)
modello RC63 trasduttore di spostamento RC63 (versione metrica)
modello RC90 trasduttore di spostamento RC90 (versione metrica)
modello RC100 trasduttore di spostamento RC100 (versione metrica)
modello RC140 trasduttore di spostamento RC140 (versione metrica)
modello RC171 trasduttore di spostamento RC171 (versione metrica)
modello RC190 trasduttore di spostamento RC190 (versione metrica)
 

Caratteristiche tecniche comuni ad entrambe le serie di trasduttore:
(altre caratteristiche come da specifico data sheet individuale di prodotto)

sorgente luminosa
- LED 880 nm (D20, D169, RC25, RC62, RC63, RC100)
- LED 850 nm (D170, D171, RC12, RC20, RC90, RC140, RC190)
- diodo laser 670 nm (D6, D12)

elettronica di condizionamento ed amplificazione (versione standard)
- alimentazione: da 12 a 30 Vcc anche non stabilizzati
- assorbimento: 125 mA max
- segnale di uscita: da 0 a 5 Vcc (tipico); 5 mA max;
- temperatura operativa: da 0 °C a 70 °C
- deriva termica: inferiore a 5 mV (inferiore a 0,1% FSO)
- ingombro e peso: 133,3 x 67,1 x 43,4 mm; 600 grammi

elettronica di condizionamento ed amplificazione (versione DMS)
- alimentazione: 12 Vcc (a mezzo adattatore di rete)
- assorbimento: 150 mA per canale max
- segnale di uscita: RS232;
- bandwidth: 5 kHz (max sampling rate)
- deriva termica: inferiore a 0,1% FSO
- ingombro e peso: 177,8 x 101,6 x 43,4 mm; 680 grammi

puntale sensore
- campo operabile in temperatura: da -45 a +200 °C (in continuo)
- campo massimo in temperatura: da -140 a +400 °C (intermittente, 1-2 ore max)
- pressione operativa: 1175 N/cm² (250 psig, circa 17 barg)

cavo in fibra ottica
- campo operabile in temperatura  (PVC e acciaio): da -40 a +105 °C 
- campo operabile in temperatura  (acciaio inox): da -45 a +275 °C
- raggio di curvatura minimo (PVC e acciaio): non inferiore a 12 mm
- raggio di curvatura minimo (acciaio inox ): non inferiore a 25 mm
 
 
Opzioni disponibili (per entrambe le tipologie di trasduttori):
- puntali con angolo di misura a 90°
- puntali con finestra di rilievo laterale
- risoluzioni fino a 2 nanometri
- bandwidth fino a 350 kHz ed oltre
- ampio campo operabile in temperatura
- prolunghe in fibra ottica fino a 15 mt.
- versioni con puntali miniaturizzati
- versioni con puntali intercambiabili
- sonde con puntali per alte pressioni
- sonde per impiego in alto vuoto

PDF	COD.	(*)	DESCRIZIONE OPZIONE
	A1	N	amplificatore ad elevata accuratezza con guadagno variabile
	A2	N	amplificatore ad elevata accuratezza con guadagno fisso
	A3	N	amplificatore "negativo" con uscita analogica  da 0 a -20 V (alim. -24 Vcc)
	B	S	configurazione con puntale sostituibile  (non disponibile per D6, D12 e RC12)
	Bv2	S	configurazione per vuoto spinto a singolo canale (tutti i modelli D esclusi D6 e D12)
	Bv3	S	configurazione per vuoto spinto a singolo canale (tutti i modelli RC escluso RC12)
	BvF	S	passaparete per vuoto spinto, singolo o multicanale (esclusi D6, D12, RC12)
	C1	S	prolunga con conduit flessibile in acciaio (elevata robustezza fino a 425 °C)
	C2	S	rivestimento prolunga in gomma siliconica (massima flessibilità fino a 232 °C)
	C3	S	rivestimento prolunga in silicone su spirale in teflon (diamagnetico, max 2 metri)
	C4	S	rivestimento prolunga in silicone su spirale in acciaio (max 232 °C)
	C5	S	rivestimento prolunga in teflon su spirale in acciaio (tenuta a vapori, max 260 °C)
	C6	S	rivestimento prolunga in PVC su spirale in nylon (ottimo per lunghe tratte)
	C7	S	rivestimento prolunga in teflon (per alto vuoto, senza rilascio di gas)
	D	N	uscita "reflectance dependent" (tipo D) per trasduttori di tipo RC
/	E	S	per prolunghe > di 914 mm, specificare 'E', e la lunghezza richiesta (max 15 m)
	Fv1	S	passaparete singolo canale per condizioni di vuoto modesto
/	G	N	ulteriore uscita con elevato guadagno (1x std)
	H1	N	amplificatore larga banda (da cc a 200 kHz) - modelli D
	H2	N	amplificatore alta frequenza (da 200 kHz fino a max 1,5 MHz) - modelli D
	H3	N	amplificatore larga banda (da cc a 200 kHz) - modelli RC (max fino a 350 kHz)
	+Hn	N	amplificatore con uscita standard (cc - 20 KHz) + ulteriore uscita H1 o H2 (o H3)
/	I	N	uscita analogica alternativa in corrente (4/20 mA in loop di corrente)
	L	N	amplificatore bassa frequenza (da cc a 100 Hz), con valore minimo fino a 10 Hz
	+L	N	amplificatore con uscita standard (cc - 20 KHz) + ulteriore uscita L (cc - 100 Hz)
	M1	N	display per monitoraggio tensione di uscita (da 0 a 5 Vcc)
	M2	N	display per monitoraggio spostamento (in unità metriche o inches)
/	M3	S	assenza di display LCD e tastiera locale (tipico per versioni DMS)
/	N	N	amplificatore 'low noise' (risoluzione migliorata) - solo per target altamente riflettenti
/	O	N	offset aggiustabile tra 0 e 4 Vcc  (rimuove offset elevati, aumentando la risoluzione)
	P	N	caratterizzazione polinomiale per operabilità con campi non lineari
	Q	N	amplificatore con uscita su connettore BNC, ed adattatore di rete (ca)
/	R	S	(+) reiezione ai disturbi luminosi ambientali (non disponibile per  modelli D6, D12).
	S	S	puntale sensore con finestra di misura laterale (side-viewing sensor tip)
	T	S	puntali non standard (incluse versioni filettate e a disegno)
	T(ra)	S	puntale filettato con finestra di misura laterale (threaded right angle tip) - modelli RC
/	V	N	uscita supplementare a livello TTL (5V)
	Vv	N	comparatore con uscita logica (hi/low) da impiegarsi per monitoraggi di 'buono/scarto'
	W	S	puntale con finestra si misura per elevate pressioni o vuoto spinto
	Z	N	uscita addizionale con campo linearizzato da 0 a 5 Vcc

(*) In questa colonna viene indicata la disponibilità dell'opzione per condizionatori segnali in versione DMS.
(+)  Grazie a questa opzione (R), i trasduttori di spostamento possono operare in presenza di significativi disturbi luminosi introdotti dall'ambiente circostante alla misura (influenza ridotta da 50 a 100 volte).
 
 
Applicazioni tipiche
La gamma di applicazioni risolte con successo dai trasduttori di spostamento FODS è veramente ampia e differenziata.  Questa spazia dall'elettronica in genere (produzione di microprocessori e circuiti integrati, stampanti, hard disks,  etc.,), per arrivare ad applicazioni aerospaziali (es. corretto posizionamento moduli, telescopi orbitanti, deflessione pale turbine a geometria variabile, etc).  Nel tentativo di esemplificare perlomeno alcune delle applicazioni in cui questi trasduttori di spostamento sono risultati insostituibili, più sotto vengono riportate alcune delle applicazioni più significative:

Trasduttori di tipo D - verifica corsa attuatori (es. steli di valvole) - vibrazione cuscinetti ed alberi - posizionamento di parti - vibrazione di materiali piezoelettrici - registrazione corsa pistoni - misura di diaframmi sotto pressione - corsa di solenoidi - misure di velocità - deflessioni strutturali (es in galleria del vento) - ispezioni per finitura superficiale - misure di vibrazioni ultrasoniche

Trasduttori di tipo RC - ispezione miniaturizzata ed automatzzata di parti - studio dinamico di rotori e cuscinetti - unità hard disk - rilevamento profili - rilievo di superfici in vetro o con liquidi traslucidi - misura di target non conduttivi - misure di spessore - caratterizzazione di superfici - scienza dei materiali (ingengeria civile) - sistemi robotizzati - componentistica ottica