Testing and monitoring system for space applications based on wireless passive sensors

The aim of the project is to demonstrate the existence and validity of an alternative system of testing, monitoring and exchange of information for space applications. The work has been created to respond to the current issues that arise with the use of cables, the only proven methodology and used to date. The alternative idea is to use new and modern sensors based on radio frequency and then wireless. Not only that, the chosen wireless sensors are also passive, thus not a burden to the energy resources. The principle exploited is the piezoelectricity of used materials and the surface acoustic waves that travels over these materials containing the information. Electronic elements are not so employed. After a careful study of the state of the art and a theoretical phase, the sensors most suitable for the project are chosen. The test plan is designed and made, in way that it has been possible to determine the performance of the sensors from a practical point of view, in the space environment. To demonstrate the benefits and for a direct comparison, the project has involved the construction of the both wired and wireless system. The measurements are the same for both systems and the test plan proves satisfactory. In conclusion, the work shows that wireless passive sensors are resistant and, therefore, applicable in the harsh conditions of space. With further developments, a significant gain in terms of weight and volume savings will be obtainable.

Lo scopo del progetto è dimostrare l’esistenza e la validità di un sistema alternativo di testing, monitoraggio e scambio di informazioni per applicazioni spaziali. Il lavoro è stato creato per rispondere alle attuali problematiche, che sorgono con l’uso di cavi, l’unica metodologia dimostrata e utilizzata ad oggi. L’idea alternativa è usare nuovi e moderni sensori, basati sulla radio frequenza e quindi wireless. Inoltre, i sensori wireless scelti sono anche passivi, così da non essere un carico per le risorse energetiche. Il principio sfruttato è la piezoelettricità dei materiali usati e le onde acustiche di superficie che viaggiano su tali materiali trasportando le informazioni. In tal modo, elementi elettronici non sono impiegati. Dopo un attento studio dello stato dell’arte e una fase teorica, i sensori più adatti per il progetto sono scelti. Il test plan è progettato e realizzato, in modo che sia possibile determinare le prestazioni dei sensori da un punto di vista pratico, nell’ambiente spaziale. Per dimostrare i benefici e per un diretto paragone, il progetto ha comportato la costruzione sia di un sistema cablato sia di un sistema wireless. Le misurazioni effettuate sono le stesse per entrambi i sistemi e il test plan risulta soddisfatto. In conclusione, il lavoro mostra che i sensori wireless passivi sono resistenti e, per questo, applicabili nelle dure condizioni dell’ambiente spaziale. Grazie a sviluppi futuri, un guadagno rilevante in termini di risparmio di peso e volume sarà ottenibile.