COMPORTAMENTO AD ALTA PRESSIONE DI TRASDUTTORI PIEZOELETTRICI PER APPLICAZIONI DI GEOFISICA SPERIMENTALE

Abstract

L’investigazione del comportamento acustico di campioni di roccia implica l’uso di trasduttori piezoelettrici [Spinelli et al., 2009], sia in uso attivo (eccitazione e rilevazione) che passivo (rilevazione delle onde elastiche generate da fenomeni di fratturazione). In alcuni casi vengono imposte elevate pressioni per simulare le condizioni di sconfinamento del campione di roccia in profondità, utilizzando un liquido o un gas. La natura dei trasduttori piezoelettrici suggerisce che essi non debbano soffrire molto in ambienti in cui la variazioni di pressione o la pressione di esercizio sia un elemento non trascurabile e possono essere utilizzati in tali condizioni senza particolari precauzioni con evidenti vantaggi nella semplificazione del set-up sperimentale. Questa nota è la descrizione delle misure condotte per caratterizzare dei trasduttori piezoelettrici, nell’intervallo di pressione di interesse (0 - 1000 atm), da utilizzare per scopi sperimentali nell’ambito del progetto europeo ERC Starting Grant Project GLASS InteGrated Laboratories to investigate the mechanics of ASeismic vs. Seismic faulting. Per fare ciò due trasduttori sono stati incollati direttamente tra loro in modo da realizzare un quadripolo, con una porta d’ingresso e una di uscita, e ne è stata rilevata la caratteristica ingresso – uscita al variare della frequenza. Per il rilevamento delle caratteristiche elettriche sono stati usati differenti strumenti di misura: un generatore di segnali, un oscilloscopio e un analizzatore di reti vettoriale. Per imporre sui campioni una pressione controllata è stato allestito un apparato meccanico dedicato, formato da un insieme pistone-cilindro all’interno del quale viene alloggiata la coppia di trasduttori incollati. Nel cilindro viene inserito olio (adeguatamente incomprimibile ed elettricamente isolante) come vettore di pressione; la spinta sul pistone viene esercitata attraverso una pressa idraulica. Una particolare cura è stata posta nella costruzione del passacavo a tenuta per alte pressioni. Nei paragrafi che seguono verranno dapprima descritti i trasduttori usati per gli esperimenti e l’apparato meccanico, quindi si passerà alla presentazione delle misure effettuate in varie condizioni e con i vari strumenti.