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Misure meccaniche e termiche

Misura

Numero seguito da un'incertezza e un'unità di misura, ad esempio, 1,234 ± 0,567 ³/_km ^g/_K.

Misurando

Grandezza che si vuole misurare, spesso trasformata in grandezza elettrica facilmente trasportabile.

V = R_tot x I
V = k x V
R = h x l
h = R_l / x [Ω/_m]

A seconda del campo scelto, la sensibilità maggiore possibile è importante, a patto di non andare a fondo scala: dipende dalla struttura.

Trasduttore

Trasforma da meccanico a elettrico. Il dentino capita che salti tra una spira e l'altra, perdendo contatto. Possibile soluzione: usarne due, con due rigidità diverse, se uno salta l'altro no. Per questo motivo non sono più utilizzati.

Sensibilità = Uscita ^ingresso intrinseca allo strumento. In ogni caso, anche il lato umano deve saper interpretare i risultati.

Cilindretto per misura

Sistema di cui misuro spostamento:

• Come fissati: molle (spinge a dx) appoggiati (spinge a dx).
• Devono avere alta rigidezza.
• Infelice sul sistema da misurare (spinge).

Effetto di carico: così sono fissati l'uno all'altro, posso cambiare sistema da misura. È praticamente sempre così.

Se misuro temperatura con un termometro, inserendo il termometro influenza la temperatura. Ovviamente, posso misurare solo spostamenti in una sola direzione (es: resistenze), o mi assicuro di uno solo di: o ne metto uno altro perpendicolare.

LVDT (Linear Variable Differential Transducer)

• Spire 1, spire 2.
• Secondario, primario.
• Materiale ferromagnetico.

È un trasformatore. Il valore della tensione può rendere una variazione di lunghezza e funziona in alternata. Vpk (Volt picco). Valore eff. c.c. (valore eff. c.c. root mean square). Voltametro (misura la tensione efficace).

Vantaggio: non ha strisciamento su spire, quindi no rotolamento e usura del tastatore/spira. Campo di misura. Rivelatore di RMS.

Aggiungendo un terzo avvolgimento e collegandolo in controfase: a 0V sono al centro, simmetriche. Serve per capire se sono più spostato a sx o a dx, come:

• Moltiplico tensione tutta positiva (a sinistra).
• Tensione tutta negativa (a destra).
• Onda portante, onda modulata, alternata AC.
• Onda demodulata, moltiplica, filtro passa basso, continua.
• Frequenza doppia rispetto a portante.

Risultato

Rimuove alte frequenze e tiene solo basse frequenze demodulata.

Esempio di filtro passa basso

Concettualmente, se ho (ipotesi): f = 100 Hz    f = 1 Hz. Filtro passa bassi, lascia passare f_p = 40 Hz, toglie onde con f > 40 Hz    risulta questa f_p = 1 Hz. Per l'esempio precedente: f_p = 1000 Hz. Se questa fosse alta, il FPB avrebbe problemi a rivelare f_p = 1 Hz. Vogliamo una portante con f_p più alta possibile, in modo da essere molto lontana da basse frequenze dello spostamento e avere più range di funzionamento del FPB.

Avvicinamento al pezzo

Quando mi avvicino al pezzo, il campo magnetico si "accende", perché c'è "spazio" in cui passare. L'avvolgimento inizializzato richiede al sistema della logica centrale più potenza per tornare a campo magnetico iniziale. Vantaggio misurazione 0%; precisa, lineare per grandi distanze risente troppo potenza in più. Unico limite: lavora solo a piccole distanze.

Incertezze

Le costanti parassite variano molto a seconda del materiale e dello stato superficiale (le costanti hanno troppa poca energia per andare in profondità, sono costanti parassite). Necessità di trattare, anche se comunque ci sono molti più variabili nel materiale che magari non conosciamo (trattamenti, ecc.).

Usato spesso come sensore di fine corsa, se accessorio, quando opera parte. Costa poco come sensore di prossimità, di più come misuratore di distanza. Funzione senza contatto = non modifico il sistema (anche se piccole distanze). Misura per azzeramento = ogni volta bilancia per tornare a campo iniziale.

Misura per azzeramento

(Es. bilancia a bracci) richiedono la ricerca di un solo punto (centro della bilancia, due aghi, in corrispondenza reciproca quando su due bracci c'è lo stesso peso), misure per deflessione danno tensione.