Parte I (I Sensori)

•E’ possibile ottenere una misura di velocità differenziando l’uscita di un sensore di spostamento.

I sensori di velocità

Il processo di derivazione accentua, tuttavia, le componenti di bassa ampiezza ed alta frequenza, sempre presenti nel segnale!

Si preferisce, allora procedere alla misura della velocità media, come rapporto tra x e t.

Parte I (I Sensori)

La misura x e t viene fatta con opportuni pick-up e con contatori digitali.

I sensori di velocità

I pick-up possono essere:

•a riluttanza variabile

•a effetto Hall

Parte I (I Sensori)

E’ possibile ottenere la misura della velocità angolare utilizzando i metodi stroboscopici.

Per velocità molto alte si può sincronizzare la lampada su un sottomultiplo della velocità di rotazione:

I sensori di velocità angolare

N

N

rr

Nrrn

rr

rrn

1

1

21

21

1

In tal modo si riescono a misurare velocità di rotazione fino a 250000 giri/min.

Parte I (I Sensori)

E’ possibile ottenere una misura diretta della velocità utilizzando la legge dell’induzione elettromagnetica.

Sensori di velocità lineare

)( io Blvke

Questi dispositivi vengono utilizzati per l’analisi di moti vibrazionali!

Parte I (I Sensori)

Il valore massimo del campo magnetico che si può ottenere con un magnete permanente è di circa 10.000 G. Un aumento della sensibilità dei dispositivi a bobina mobile richiede, allora, un aumento della lunghezza l della bobina. Per contenere il peso si ricorre a fili sottili, con un corrispondente incremento della resistenza (un dispositivo tipico presenta una resistenza dell’ordine di 500 .

Per evitare effetti di carico occorre, allora, utilizzare amplificatori di tensione di impedenza elevata.

Un dispositivo tipico presenta una sensibilità di 0.05V/(cm/s), con una corsa massima di 0.05 cm e una linearità pari a 1%.

Sensori di velocità lineare

Parte I (I Sensori)

Vengono utilizzati quando non si dispone di un riferimento assoluto. E’ possibile ottenere misure di:

•posizione

•velocità

•accelerazione.

I sensori sismici (assoluti)

Parte I (I Sensori)

Un sensore di posizione assoluto presenta la seguente funzione di risposta armonica (il sistema viene utilizzato per analisi di moti vibrazionali):

I sensori sismici (assoluti)

MK

B

M

Kcon

jj

jj

x

x

s

sn

nn

n

i

o

2,

1/2/

/)

22

22

Poiché si vuole un valore basso della frequenza propria del sistema, occorre avere masse grandi o molle molto cedevoli. Per motivi di carico, si preferiscono piccole masse.

Parte I (I Sensori)

Un sensore di velocità assoluto si ottiene sostituendo in un sensore di posizione assoluto il sensore di spostamento relativo con uno di velocità relativa. La funzione di risposta armonica diviene:

I sensori sismici (assoluti)

Il sistema fornisce una risposta di modulo constante in un intorno della pulsazione propria del sistema. Per rendere questo intervallo molto ampio occorre aumentare il coefficiente di smorzamento.

/2

122

nni

o

jj

x

x

Parte I (I Sensori)

I sensori sismici più diffusi sono gli accelerometri. Le ragioni di tale diffusione sono:

•la risposta in frequenza va da zero a un opportuno valore massimo;

•la velocità e la posizione possono essere ricavarti per integrazione;

•negli organi meccanici le azioni distruttive sono dovute più alle accelerazioni che alle velocità o agli spostamenti.

La funzione di trasferimento vale:

I sensori sismici (assoluti)

2

222

1

1/2/

n

nni

o

Kcon

sD

K

xs

x

Parte I (I Sensori)

Gli accelerometri vengono costruiti in diversi modelli, che differiscono principalmente per il sensore di spostamento relativo (potenzionemetro, strain gage, piezoelettrico) e per i valori minimi e massimi di accelerazione misurabile (valori estremi sono 1g, 20.000g).

Molto utilizzati sono i sensori piezoelettrici che tuttavia non possono misurare accelerazioni costanti.

I sensori sismici (assoluti)

Parte I (I Sensori)Sensori di forza

Misure di forza possono essere ottenute:

•equilibrando la forza con la forza peso agente su un corpo di massa nota;

•misurando l’accelerazione che la forza determina su un corpo di massa nota;

•equilibrando la forza con una forza di tipo magnetico;

•trasformando la forza in una pressione;

•applicando la forza ad un corpo deformabile

•misurando il cambiamento di frequenza di vibrazione di un filo a cui è applicata la forza.