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Misure di sollecitazione di flessione
F Lσ = ε = f = ⋅M F Xωf fEfMisure di sollecitazione di flessione3 1 21 V4 EA B al2 4 3PL σ⋅F Lσ = ε = f = ⋅M F Xωf fEf 1326/08/2010deformazioni ⋅ ∆F L e Kuscita delε ε ε ε ε= = − = − = = ⋅ ⋅4rilevate dagli ω1 4 2 3 ponte E 4estensimetri fInstallazione di estensimetri per il collaudo di una gru.35 Tirante sinistro3025N/mm2 20151050 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000sMisura con estensimetri della deformazione e stress su una gru 1426/08/2010Estensimetri in fibra ottica a reticolo di BraggMantelloNucleoSorgente di luce MisurandoUscita 1526/08/2010Catena di misura per sensori FBG a multi punto di misuraElementi sensibili di deformazione piezoelettriciSono disponibili in natura e realizzabili artificialmente particolari materiali chese deformati generano cariche elettriche. Questo effetto è reversibile. Questifenomeni prendono il nome di effettipiezoelettrici.Deformazioni e cariche generate su un cristallo di quarzo 1626/08/2010L' elemento sensibile piezoelettrico può essere visto come uncondensatore, formato da due piastre metalliche che racchiudono ilcristallo piezoelettrico che ha quindi anche la funzione di dielettrico delcondensatore.
Circuito elettrico equivalente di un elemento sensibile piezoelettricoCircuito del sistema sensore piezoelettrico e amplificatore di carica 1726/08/2010dell'amplificatoreCircuito semplificato di caricaZfifia e- e0e+ 1826/08/2010Misure di campi di deformazione mediante correlazionedigitale di immaginiLa DIC si basa sull'analisi di immagini digitali aventi come soggetto corpi che vengonodeformati sotto l'azione di carichi esterni. Si impiegano una o più telecamere (almenodue per misure in 3D) per riprendere una serie di immagini durante l'applicazione dicarichi su un componente meccanico.L'obbiettivo è quello di ricavare il campo di
Spostamenti e tensioni del componente sotto esame. Misure di campi di deformazione mediante correlazione digitale di immagini.
La DIC si basa sull'analisi di immagini digitali aventi come soggetto corpi che vengono deformati sotto l'azione di carichi esterni. Si impiegano una o più telecamere (almeno due per misure in 3D) per riprendere una serie di immagini durante l'applicazione di carichi su un componente meccanico.
L'obiettivo è quello di ricavare il campo di spostamenti e tensioni del componente sotto esame.
Cap 8: SENSORI PER MISURE DI MOTO
Per misure di moto intendiamo le misure di spostamenti, velocità ed accelerazioni di oggetti, di grandezze cinematiche sia lineari che angolari.
Sensori di spostamento a contatto
Potenziometri
Sensori di spostamento LVDT
Sono sensori di spostamento lineare o angolare di tipo relativo, a contatto, come i potenziometri. Il principio su cui si basano è la legge di Faraday.
326/08/2010Per ottenere un segnale in uscita in tensione proporzionale allo spostamento del nucleo ferromagnetico è però necessario demodulare il segnale di uscita del trasformatore differenziale
426/08/2010Encoder
526/08/2010Nella versione per misure di spostamenti angolari l'elemento sensibile è costituito da un disco, collegato mediante un alberino all'oggetto di cui si vuole misurare la rotazione
Segnale digitale di uscita di un encoder
626/08/2010Gli encoder sono largamente impiegati come trasduttori in sistemi robotizzati a causa della loro uscita direttamente in digitale, che non necessita di un convertitore A/D per interfacciarsi con un sistema di elaborazione e controllo a microprocessore.microprocessore.
726/08/2010Encoder magnetici
Sono anche disponibili encoder magnetici, con passi tra poli N e S tipicamente di qualche mm, campi di misura da centimetri a metri, incertezze di poche decine di µm. Tali trasduttori sono illustrati in figura. Anche in
Tali sensori si impiega la tecnica del doppio segnale per determinare il verso, come con gli encoder ottici. Applicazioni tipiche si hanno per la misura del moto delle slitte di macchine utensili non di estrema precisione ma col vantaggio di poter operare anche immersi in acqua o in altri fluidi e di essere insensibili a polveri, lubrificanti e sporcizia. Ingressi invece di disturbo rilevanti per encoder ottici.
Sensori di velocità
La velocità è la derivata dello spostamento. Può essere misurata dal segnale di uscita di un encoder, determinandone la frequenza f, proporzionale alla velocità di rotazione o traslazione, e con un convertitore frequenza-tensione si può ottenere un segnale in uscita in tensione.
Le cariche elettriche q, attraversando il campo sono soggette allamagnetico B, con velocità c y forza di Lorentz. Si innesca un fenomeno di addensamento delle cariche che termina quando
L'intensità della forza elettrica uguaglia quella magnetica, cioè quando F = FE B.
Accelerometri
Si possono identificare sempre una rigidezza meccanica ed un effetto di smorzamento che collegano una con massa interna al sensore al contenitore dello stesso, a cui è applicato l'ingresso, cioè il movimento X l'accelerazione da misurare, pari alla derivata seconda di X.
Sismografo
Accelerometri piezoelettrici
La funzione di convertire lo spostamento relativo tra massa sismica e base dell'accelerometro è assolta da un cristallo piezoelettrico. Quest'ultimo funge ovviamente anche da molla e smorzatore, con coefficienti di smorzamento tipici molto bassi e rigidezze molto elevate.
Accelerometro piezoelettrico, schema base di accelerometri con il cristallo che lavora a compressione o a taglio.
Accelerometri piezoresistivi
Accelerometri capacitivi
massa sismica e la base dell'accelerometro fa variare la distanza tra le armature di un condensatore 1326/08/2010
Accelerometri ad azzeramento (servoaccelerometri)
Sensori di movimento senza contatto - sensori di prossimità
Sensori di prossimità induttivi 1426/08/2010
Sensori di prossimità capacitivi basano il loro principio di misura su variazioni di capacità di un condensatore. 1626/08/2010
Sensori di prossimità ad ultrasuoni Sfruttano il fenomeno delle riflessioni acustiche dalla superficie del misurando 1726/08/2010
Sensori di prossimità ottici a riflessione totale La luce generata da una sorgente che viene riflessa da una superficie può essere raccolta da un fotorilevatore in misura più o meno rilevante a seconda della distanza tra il fotorivelatore e la superficie. 1826/08/2010
Sensori ottici a triangolazione I sensori a triangolazione risolvono tale problema rilevando il punto in cui si forma l'immagine di
unospot di luce laser proiettato sulla superficie dell'oggetto 1926/08/2010 Sensori ottici confocali Un fascio luminoso policromatico in uscita da una fibra ottica viene focalizzato in punti diversi del campo di misura grazie alle proprietà cromatiche delle particolari ottiche impiegate. La superficie del misurando riflette indietro un determinato colore, quindi dalla lunghezza d'onda della luce riflessa, raccolta dalla stessa fibra di andata, si risale alla posizione di tale superficie. 2026/08/2010 Sensori ottici ad effetto ombra In questi sensori un fascio di luce laser viene spostato da un prisma rotante e fatto incidere su un CCD lineare o focalizzato su un fotodiodo. Dall'uscita di questi si misura lo spessore di un oggetto o il diametro di un elemento cilindrico. 2126/08/2010 Vibrometri laser Macchine di misura a coordinate 2226/08/2010 CAP 9: MISURE DI FORZA, FORZA, COPPIA E POTENZA MECCANICA Esistono vari tipi di forze, tra quelle di principale interesse nellapraticaingegneristica si ricordano:
La forza peso che agisce su una massa m ove la gravità sia g, data da:
P = m g
La forza gravitazionale tra due masse m ed m distanti r tra loro (G è la costante di gravità) data da:
F = G m1 m2 / r2
La forza che bisogna applicare ad un elemento elastico di costante elastica K per accorciarlo di x, data da:
F = K x
26/08/2010
Metodi di base per la misura della forza
- Bilanciandola con una forza gravitazionale che agisce su una massa campione, sia in forma diretta, sia attraverso leveraggi. E' il principio dei misuratori di forza peso, cioè delle bilance meccaniche.
- Misurando l'accelerazione di un corpo di massa nota alla quale è applicata la forza incognita.
- Bilanciandola attraverso una forza magnetica nota.
- Utilizzando la forza per mettere in pressione un fluido e quindi misurare la pressione.
- Applicando la forza ad un elemento elastico
E misurandone la deformazione.
• Misurando il cambiamento di moto di precessione di un giroscopio causato da una coppia applicata, correlata alla forza da misurare.
• Misurando il cambiamento della frequenza propria di un cavo messo in tensione dalla forza da misurare.
Le Bilance 226/08/2010
Misure di forza da misure di accelerazione 326/08/2010
Le bilance elettromagnetiche
Le celle di carico idrauliche e pneumatiche 426/08/2010
Le celle di carico a deformazione 526/08/2010
Celle di carico estensimetriche
Se all'elemento elastico che si deforma vengono incollati degli estensimetri elettrici a resistenza si ottengono le cosiddette e molto diffuse celle di carico estensimetriche.
Celle di carico a compressione
Quando la sensibilità della cella di carico non è sufficiente si utilizzano celle di carico il cui elemento flessibile è sottoposto a momento flettente, ottenendo a parità di forza una maggiore deformazione a scapito.
però di una minore rigidezza. 626/08/2010Celle di carico per l
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