Gli accelerometri

ESSEBI S.r.l
ACCELEROMETRI
Considerazioni generali
Tipologie
Montaggio
Collegamenti
04 luglio 2003
V.le Giulio Agricola, 130 – 00174 Roma
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Servizi e sistemi di acquisizione dati
INDICE:
1 – Considerazioni generali ..................................................................................................................... 1
2 - Trasduttore sismico ............................................................................................................................ 2
3 - Accelerometri piezoelettrici ................................................................................................................ 4
4 - Altre tipologie di accelerometri ........................................................................................................... 9
5 – Scelta di un accelerometro .............................................................................................................. 10
6 - Montaggio e isolamento ................................................................................................................... 12
7 - Connessioni...................................................................................................................................... 13
8 - Lunghezza dei cavi........................................................................................................................... 13
9 - Tipi di collegamento.......................................................................................................................... 13
10 – PCB 333B30 e PCB 353B17 ......................................................................................................... 15
11 - Settaggio della scheda NI DAQCard AI 16XE-50 ......................................................................... 18
12 - Drive degli accelerometri................................................................................................................ 18
1 – Considerazioni generali
La
vibrazione
può
lo
di Lessegius.. Con tale sistema è possibile
spostamento relativo di un punto di un corpo
misurare l’ampiezza delle vibrazioni, sapere il
che si muove rispetto ad un punto fisso; essa
piano in cui si manifestano, ma non è dato
in generale è una grandezza di natura
sapere nulla riguardo alla frequenza che le
periodica, o riconducibile a tale, individuata da
caratterizza. Inoltre il metodo si basa sul
forma, frequenza ed ampiezza.
Un metodo
presupposto, molto spesso irrealizzabile, di
molto semplice per misurare quest’ultima
avere un punto fisso di riferimento da cui
grandezza è quello di far ricorso ad un punto
effettuare le osservazioni. Con tale metodo,
fisso di osservazione, a sufficiente distanza, in
definibile di tipo ottico, è pertanto possibile,
cui posizionare un cannocchiale con oculare
soltanto in alcuni casi, determinare il valore
munito di reticolo. Sull’organo in movimento si
picco-picco della vibrazione senza poterne
incolla un piastrina adesiva, debitamente
definire la forma e la frequenza. Un sistema
illuminata, e dotata, nella parte in vista, di
più efficace è senz’altro quello stroboscopio:
elementi
Quando
ultimando l’organo in movimento con una
essi appaiono come punti
sorgente luminosa alla stessa frequenza di
luminosi; quando esso si mette a vibrare ogni
quella con cui sta vibrando, lo si può vedere
punto nell’oculare appare come una striscia di
fermo ed apprezzarne visivamente l’ampiezza.
cui si può apprezzare l’intensità attraverso il
Per avere però una conoscenza completa del
reticolo preventivamente tarato. Tali strisce
fenomeno è opportuno ricorrere ai cosiddetti
possono
trasduttori sismici.
catadiottrici
l’organo è fermo
essere
intendersi
come
puntiformi.
verticali,
orizzontali
o
costituire, per la composizione dei moti, figure
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2 - Trasduttore sismico
Un trasduttore sismico (Fig. 1) è caratterizzato
quello del moto assoluto. Tale spostamento
dal sistema massa M - molla K - smorzatore C,
risulta:
yr = ( yr ) Max sin(ω ⋅ t + ϕ )
da un contenitore protettivo e da un opportuno
trasduttore del segnale in uscita .
in cui ϕ è lo sfasamento. Se la frequenza di
vibrazione aumenta molto, la massa tenderà a
restare inerte e ciò sarà tanto più vero quanto
più tale valore sarà grande rispetto alla
frequenza propria del trasduttore, la cui
pulsazione è pari a ωn: il movimento della
cassa rispetto alla massa è proprio quello
rispetto ad un punto fisso che si andava
Figura 1 : trasduttore sismico.
cercando. In tal caso lo strumento si comporta
come un vibrometro (yrMax circa uguale ad A),
Si suppone che la vibrazione abbia la direzione
ossia misura l’ampiezza delle oscillazioni. Se
dell’asse y e che sia sinusoidale1. Il trasduttore
è
rigidamente
macchina
collegato
di
cui
si
all’elemento
vuole
invece la frequenza di lavoro, ovvero la
di
frequenza di eccitazione , è inferiore alla
misurare
frequenza
l’accelerazione. Quest’ultimo in base all’ipotesi
del
trasduttore
lo
spostamento relativo yr risulta proporzionale
fatta vibra con un spostamento rispetto ad un
all’accelerazione.
punto fisso esterno D esprimibile nel seguente
Per trovare il segnale di uscita yr rispetto a
modo:
quello di ingresso yh basta esplicitare il
y h = A ⋅ sin ω ⋅ t
secondo principio della dinamica per il caso in
in cui yh è lo spostamento del contenitore
esame:
protettivo, e quindi dell’accelerometro nel suo
d 2 ym
dy
M⋅
+ C ⋅ r + K ⋅ yr = 0
2
dt
dt
complesso, rispetto ad un punto fisso esterno,
A l’ampiezza e ω la pulsazione della forzante
impressa.
propria
Se
yr è lo spostamento relativo
sostituendo ym si ha:
della massa M si ha che lo spostamento
M ⋅(
assoluto ym della massa M si può esprimere
nel seguente modo:
d 2 yh d 2 yr
dy
+
) + C ⋅ r + K ⋅ yr = 0
2
dt
dt
dt
conoscendo l’espressione di yh si determina la
ym = yh + yr
sua derivata seconda:
Se la massa M è molto grande e la vibrazione
d 2 yh
= − A ⋅ ω 2 sin ω ⋅ t
2
dt
ha una bassa frequenza, lo spostamento yr
della massa M avrà un certo ritardo rispetto a
1
Il fatto che la vibrazione non è sinusoidale è superabile in
base al teorema di Fourier. Inoltre forme d’onda
complesse possono essere rappresentate tramite una
serie di funzioni seno e coseno.
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che sostituita nell’espressione del secondo
stragrande maggioranza, è dunque necessario
principio della dinamica fornisce:
ricorrere a sistemi alternativi,
M⋅
d 2 yr
dy
+ C ⋅ r + K ⋅ y r = M ⋅ A ⋅ ω 2 sin ω ⋅ t
dt
dt
La soluzione in regime stazionario di tale
equazione differenziale del secondo ordine è la
seguente:
(ω
( y r ) Max
=
A
ωn )
Figura 2 : rapporto (yr)Max/A, in funzione del rapporto delle
2
frequenze.
2
⎡
ω 2⎤
ω 2
2
⎢1 − ( ) ⎥ + 4 ⋅ ζ ⋅ ( )
ωn ⎦
ωn
⎣
quali gli accelerometri elettrici, trasduttori cioè
in grado di convertire l’accelerazione in
con:
K
M
ωn =
ζ =
ingresso in un segnale in uscita proporzionale
C
all’accelerazione
2⋅ K ⋅M
stessa.
Tale
segnale
elettrico, generalmente in tensione, viene
e l’angolo di sfasamento:
quindi
ω ⎤
⎡
⎢ 2 ⋅ζ ⋅ ω ⎥
n
⎥
ϕ = arctg ⎢
ω
⎢1 − ( ) 2 ⎥
⎢
ω n ⎥⎦
⎣
trattato
attraverso
i
sistemi
di
acquisizione ed elaborazione dati: una doppia
integrazione
dello
stesso
consentirà
la
determinazione degli spostamenti.
Quando
la frequenza da misurare è bassa,
rispetto a quella propria dello strumento, si è in
Graficando tale soluzione (Fig. 2) si ha che
presenza ad un accelerometro; la massa M
quando tende all’infinito ω/ωn , (yr)Max/A tende
non è più ferma ma si muove con spostamenti
ad
asserito
che risultano proporzionali alle accelerazioni.
precedentemente: quando la frequenza dello
Derivando due la volte l’espressione dello
strumento è molto bassa rispetto a quella di
spostamento
eccitazione, la massa M sta praticamente
rispetto ad un ipotetico punto fisso esterno si
ferma ed esso si comporta come un vibrometro
ricava:
1
il
che
conferma
quanto
(misura cioè l’ampiezza).
I
vibrometri
risultano
pertanto
strumenti
sinusoidale dell’accelerometro
..
y h = − A ⋅ ω 2 ⋅ sin ω ⋅ t
e di conseguenza a meno del seno:
intrinsecamente grandi e ciò è verificato tanto
Aacc = − A ⋅ ω 2
più, quanto più è bassa la frequenza che
in cui Aacc è l’ampiezza della accelerazione
debbono misurare. Ciò significa che volendo
(accelerazione massima). Ricavando A e
misurare con un vibrometro le caratteristiche di
sostituendola nella soluzione precedentemente
vibrazione di un corpo piccolo e leggero, che
scritta si ha:
vibra a bassa frequenza, l’errore di inserzione
che ne risulta sarebbe tale da rendere
improponibile la misura stessa. In questi casi,
che poi in termini applicativi rappresentano la
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Un accelerometro con una grande banda
( y r ) Max
1
1
=− 2 ⋅
2
Aacc
ωn ⎡
ω 2⎤
ω 2
2
⎢1 − ( ) ⎥ + 4 ⋅ ζ ⋅ ( )
ωn ⎦
ωn
⎣
passante deve avere un valore alto della
frequenza propria ωn: ciò si ottiene diminuendo
la sua massa M ed aumentando il valore della
costante elastica K.
in cui risulta evidente il rapporto tra lo
spostamento massimo della massa M rispetto
alla cassa e la accelerazione massima della
cassa stessa. Il secondo fattore a secondo
membro è il fattore noto, tipico degli strumenti
del secondo ordine. Esso è moltiplicato per
l’inverso del quadrato della frequenza propria,
costante per ogni strumento. Graficando la
Figura 3 : rapporto (yr)Max/Aacc , in funzione del rapporto
funzione (Fig. 3) ora si nota che per ω/ωn che
delle frequenze.
tende a zero (ossia per frequenze di vibrazione
Essendo K grande e M piccolo, lo spostamento
molto piccole rispetto a quella propria dello
risultante è piccolo è quindi lo strumento è
tende
caratterizzato dall’avere una bassa sensibilità.
all’unità, il che equivale a dire che lo
Realizzare inoltre un accelerometro con una
spostamento massimo della massa rispetto
grande
alla cassa esterna è uguale all’ampiezza
difficile in quanto, dovendo impiegare una
massima dell’accelerazione.
massa
strumento), il
rapporto (yr)Max/Aacc
banda
molto
passante
piccola,
è
non
relativamente
si
riesce
Il dominio delle frequenze in cui può essere
praticamente ad applicarvi il trasduttore. Il
usato
dall’errore
problema si risolve ricorrendo a trasduttori
dinamico accettabile. A parità di accelerazione
piezoelettrici: con essi è possibile realizzare
ωn e più piccolo è lo
accelerometri aventi bassa massa ed elevata
più
è
l’accelerometro
elevato
dipende
spostamento; ciò significa che intrinsecamente
è
molto
più
sensibile
il
rigidezza.
vibrometro
dell’accelerometro.
3 - Accelerometri piezoelettrici
In questo tipo di accelerometri, che è quello
sottoposto all’azione di una forza esterna (Fig.
impiegato nella presente tesi, la reazione
4). Il quarzo sia nella sua forma naturale che
elastica viene fornita da un elemento cristallino
dopo aver subito trattamenti particolari è uno
che funge direttamente da trasduttore. Alla
dei materiali piezoelettrici naturali più sensibili
base del funzionamento di questi sensori c’è
e stabili che si conosca. Nella figura seguente
l’effetto
si può vedere l’effetto su un cristallo di quarzo.
piezoelettrico
che
causa
una
separazione e quindi un accumulo di cariche
elettriche positive e negative sulle opposte
facce di un reticolo cristallino quando esso è
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in cui m è la massa cristallo, ovvero una
massa solidale al quarzo, ed a l’accelerazione
Forza
Forza
lungo l’asse preso in considerazione per
l’applicazione della forza F. Nella realizzazione
di un accelerometro è pertanto necessario che
Figura 4 : disposizione delle cariche all’interno di un
la forza imposta sul materiale piezoelettrico
cristallino eccitato.
corrisponda esattamente all’accelerazione da
misurare. Per questo motivo al cristallo è
Come si nota gli ioni dell’ossigeno e quelli del
attaccata una massa nota che crea una forza
silicio si ridistribuiscono nel reticolo andandosi
ad
accumulare
sulle
facce
opposte
proporzionale all’accelerazione. Sottili elettrodi
del
metallici, realizzati tipicamente in oro, hanno il
cristallo. Naturalmente l’intensità di questo
compito di raccogliere gli ioni e, tramite dei
fenomeno è proporzionale alla sollecitazione
cavi di collegamento, di trasmettere il segnale
cui il cristallo è sottoposto le cariche che
così ottenuto.
appaiono sulle due facce possono pertanto
Non è previsto di solito nessun elemento che
esprimersi nel seguente modo:
fornisca uno smorzamento, l’unica forma di
Q = dij ⋅ F
dissipazione di energia è data dall’isteresi del
in cui dij è la costante piezoelettrica che sta a
cristallo. Lo smorzamento, quindi è davvero
significare la quantità di carica che il quarzo
molto basso, dell’ordine di 0,01 ed in genere
mette a disposizione, per quel determinato
non viene neanche fornito nei certificati della
taglio, in funzione del carico applicato. Poiché
ditta che ha realizzato l’accelerometro e in
il doppio strato di cariche è separato da un
molte considerazioni pratiche può essere
dielettrico, che è il cristallo stesso, si può
addirittura trascurato. Questo è accettabile
concludere che detto cristallo sotto carico si
visto l’elevato valore della frequenza propria di
comporta come un condensatore, per cui si
risonanza. Per quanto riguarda il campo di
può scrivere:
utilizzo la risposta alle basse frequenze è
Q = C ⋅V
determinata dalle caratteristiche del cristallo, in
particolare dalla sua costante di tempo τ,
in cui C è la capacità del condensatore che
mentre alle alte frequenze dalla risonanza
può essere espressa nel seguente modo:
meccanica. Il range di utilizzo, considerando
S
C =ε⋅
d
un 5 % in più della frequenza minore e un 5 %
in meno a quella maggiore, può essere
in cui S è la superficie delle facce, d la
espresso da: 3/τ < ω < 0,2ωn.
distanza tra le facce e ε la costante dielettrica
Un’accurata risposta alle basse frequenze
del quarzo. In definitiva fra le due facce esiste
richiede un’elevata costante di tempo τ, che di
una differenza di potenziale V che vale:
solito è ottenuta usando un amplificatore di
F
m⋅d ⋅a
V = dij ⋅ = dij ⋅
C
ε ⋅S
tensione ad alta impedenza o un amplificatore
di carica. Le cariche debbono essere presenti
sulle facce del cristallino e non devono
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migrare, altrimenti si commette un errore che è
con costanti di tempo elevate l’errore può
tanto più grande, quanto più è la quantità di
diventare significativo soprattutto se in fase di
esse che abbandona gli elettrodi. Ciò vuol dire
progettazione non si è tenuto conto di
che l’amplificatore, che deve rilevare la piccola
minimizzare gli effetti termici.
differenza di potenziale presente, deve avere
I cristalli piezoelettrici, inoltre, presentano
una impedenza di ingresso nel primo stadio
valori di rigidezza dell’ordine di 100 GPa, che
dello
grandezza
sono simili a quelli di molti metalli, producendo
dell’impedenza di uscita del cristallo di quarzo
così un segnale di uscita elevato a fronte di
(dell’ordine di 10 Ω). Amplificatori con elevata
una deformazione veramente molto limitata.
impedenza di ingresso nel primo stadio si
Questo limita effetti di deflessione e fa si che il
ottengono con l’uso di triodi ad alto vuoto, nei
sensore abbia eccellenti caratteristiche di
quali la Ig (corrente di griglia) è praticamente
linearità su uno spettro di frequenze molto ampio.
nulla, e sono comunemente detti amplificatori
Rispetto ad altri tipi di accelerometri inoltre
di carica. Il problema dell’isolamento, ossia
tendono ad avere anche un elevata sensibilità
della capacità di impedire la fuga di cariche, è
trasversale, tipicamente attorno al 2-4%.
tanto più difficile quanto la misura è statica,
Ci sono numerose possibili configurazioni con
ossia quanto più tempo si desidera far restare
cui è possibile realizzare questo tipo di sensori
le cariche ferme. Il cristallo di quarzo è infatti
in
un condensatore che si scarica attraverso una
caratteristiche
resistenza
applicazioni. In pratica, una volta ricavato un
stesso
ordine
di
14
esterna:
ciò
significa
che
i
modo
da
risaltare
desiderate
per
particolari
dinamiche o quasi statiche. Non misurano cioè
determinate direzioni, si ha in sostanza la
accelerazioni costanti e, tanto meno, se posti
possibilità
in un campo gravitazionale, non sono in grado
piezoelettrico. Nelle figure che seguono sono
di misurare l’accelerazione di gravità ed il
riportati diversi schemi, a seconda del principio
valore uguale e contrario quando ruotati di
di funzionamento in termini di modalità di
180°.
nelle
azione della sollecitazione eccitatrice. Dato
realizzazioni più accurate, a misure di qualche
che con un eccessivo serraggio si potrebbe
centesimo di Hz. Sistemi disegnati per misure
deformare il cristallo, la coppia di serraggio
a bassa frequenza (al di sotto di 1 Hz) possono
deve
presentare però degli errori in presenza di
modulazione: un valore elevato potrebbe
transienti
deformare il cristallo, un valore basso potrebbe
piroelettrico
essi
si
termici
tipico
può
a
arrivare,
causa
di
molti
dell’effetto
tagliare
materiali
essere
le
ottenere
tagliato
e
cristallino
di
quarzo,
proprietà
trasduttori al quarzo sono idonei per misure
Con
di
far
un
fornita
alte
accelerometro
con
frequenze.
non a causa dello sforzo avvertito ma per la
cristallino di quarzo e su di esso la massa m; il
variazione di temperatura. Per i sensori in cui è
tutto viene serratoli tutto serrato, per esempio
trascurabile la risposta alle basse frequenze
per mezzo di vite filettata e dado, ed inserito in
questi
temperatura
una cassa che la funzione di protezione. Il
risultano trascurabili, mentre per accelerometri
serraggio conferisce un precarico al cristallino;
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dalla
6
viene
Volendo
generalizzare,
indotti
base
opportuna
piezoelettrici., che produce un carica in output
segnali
sulla
secondo
posto
il
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in
questo
modo
le
cariche
positive
si
solida è quella in cui la massa comprime
presentano sempre sulla stessa faccia, anche
l’elemento piezoelettrico (Fig. 6). Quando il
per accelerazioni negative: in tal caso la
trasduttore è accelerato la massa aumenta o
massima accelerazione negativa rilevabile è
diminuisce la forza agente sul cristallo e quindi
quella che annulla il precarico. Tale precarico
fa variare la carica in uscita. Naturalmente
si potrebbe annullare incollando la massa m al
maggiore
cristallino; spesso ciò non è possibile per
sollecitazione sull’elemento sensibile e quindi
problemi concernenti gli elettrodi, a partire dai
maggiore è l’intensità del segnale in uscita.
quali si deve portare fuori il segnale.
Questo tipo di sensore presenta quindi il
In generale gli accelerometri piezoelettrici si
migliore rapporto massa /sensibilità, ma a
differenziano in base al modo in cui la forza
causa dell’involucro, che risulta essere parte
d’inerzia della massa accelerata agisce sul
integrante del sensore,
è
la
massa,
maggiore
è
la
cristallino. A titolo esplicativo in Fig. 5 sono
mostrati tre diversi tipi di sensore.
Compressione
Flessione
Taglio
Figura 5 : modalità di azione della forza di inerzia.
Figura 7 : cristallino a compressione (connettore in asse
con massa e cristallino).
Il rosso rappresenta il cristallo piezoelettrico, il
grigio la massa mentre le frecce verde
ha una elevata sensibilità al rumore, inteso sia
individuano la direzione in cui è applicata la
come rumore acustico, sia come effetto
forza.
termico e soprattutto come effetto derivante
dalla
deformazione
della
superficie
di
montaggio.
Figura 6 : cristallino a compressione (connettore elettrico
laterale).
Figura 8 : cristallino a flessione
Ogni configurazione presenta caratteristiche
Per questo motivo sono state pensate diverse
diverse e non c’è n’è una ideale per tutte le
possibili configurazioni alternative che cercano
situazioni. La configurazione più semplice e
di limitare questi effetti (Fig. 7). Per analisi a
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bassa
frequenza
accelerazione
e
a
bassi
livelli
di
sensibilità sia alle variazioni di temperatura che
è molto usato l’elemento che
agli effetti di deformazione della superficie su
lavora a flessione (Fig. 8).
cui è montato. Inoltre in questo modo è
La configurazione maggiormente usata è quella
possibile realizzare sensori dalle dimensioni
con il cristallo che lavora per taglio (Fig. 9).
molto ridotte che minimizzano l’effetto della
massa aggiuntiva durante le prove dinamiche
e che possono acquisire frequenze molto
elevate.
Per quanto riguarda il tipo di elemento
piezoelettrico da impiegare nella realizzazione
dei vari tipi di sensore, la scelta è ristretta a
due tipi di materiali: il quarzo già citato e
cristalli ceramici. Il quarzo è un materiale
piezoelettrico naturale e presenta una elevata
Figura 9 : cristallino a taglio
stabilità. Ormai non si usa più nella sua forma
naturale, ma viene prodotto artificialmente per
Nel dettaglio questa configurazione prevede
l’elemento
piezoelettrico
attaccato
tra
migliorarne
un
esterno
applica
un
precarico
porzione
comportamento
lineare
sforzo/carica.
In
più
ampia
sono
sua
curva
presenza
di
una
nel
cristallo
che
per
un
segnale
elettrico
forzati a diventare piezoelettrici tramite un
processo di polarizzazione conosciuto con il
uscita
termine
“polling”.
Esso
consiste
nel
elevata intensità che allinea i dipoli elettrici
L’output dagli elettrodi per mezzo di sottilissimi
della sua struttura cristallina facendolo così
conduttori viene trasmesso al connettore
diventare piezoelettrico. Ciò però potrebbe
esterno o, se si tratta di accelerometri di tipo
comportare un limite per i trasduttori realizzati
ICP, ad un circuito interno al trasduttore che ne
con questo tipo di materiali. Infatti, se vengono
effettua il condizionamento e poi al connettore.
sottoposti a campi elettrici di intensità vicina a
Questo modello avendo l’elemento sensibile
quella
isolato rispetto alla base ed all’involucro
una
di
sottoporre il materiale ad un campo elettrico di
quindi all’accelerazione che lo ha indotto.
presenta
nella
materiali sono prodotti artificialmente e sono
proporzionale allo sforzo a cui è sottoposto, e
dell’accelerometro
usati
(comunemente indicato con la sigla PZT). Tali
l’effetto
in
ceramici
essi il più diffuso è lo zirconato di titanio
piezoelettrico produce sugli elettrodi ad esso
applicati
materiali
dipende dal particolare tipo di applicazione; fra
accelerazione, la massa genera uno sforzo di
taglio
i
realizzazione degli accelerometri e la scelta
a
della
caratteristiche.
un elevata riproducibilità della misura. Molti
e per assicurare che il sensore si trovi a
nella
buone
variazioni di temperatura e, per la sua stabilità,
di
compressione per dare rigidezza alla struttura
lavorare
già
Presenta inoltre una bassa sensibilità alle
montante centrale e la massa sismica. Un
anello
le
di
polling,
le
loro
proprietà
piezoelettriche possono essere gravemente
bassa
alterate. Lo stesso può succedere se vengono
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impiegati in ambienti con una temperatura
volte superiore di quello fornito dal quarzo
troppo elevata, al di fuori del loro range di
potendo così realizzare, a parità di output,
funzionamento.
sensori più piccoli e di minor peso, minori costi
I ceramici, rispetto ai cristalli di quarzo,
di
presentano diversi vantaggi. In particolare il
capacità di misurare più bassi livelli di
segnale elettrico in uscita risulta esser di molte
vibrazione e frequenze più elevate.
realizzazione,
e
con
la
conseguente
4 - Altre tipologie di accelerometri
Tutte le tipologie di accelerometro di pratico
migliore è quella di impiegare degli strain-gage (a
interesse hanno il principio di funzionamento
più grande banda passante), disposti all’incastro
riconducibile a quanto descritto nel paragrafo
di elementi elastici, molto flessibili, a mensola che
2
relativo a quelli sismici .
Dei piezoelettrici,
sorreggono la massa. Con sensori di questo tipo
oggetto della presente tesi, si è detto abbastanza;
si possono ottenere misure molto accurate, fino a
di seguito è pertanto raccolta una carrellata di
frequenze dell’ordine 15000 Hz.
soluzioni alternative possibili.
Una
Gli accelerometri propriamente detti “meccanici”
meccanico è quello “ad equilibrio di forza” (Fig.
sono quelli in cui gli elementi massa e molla
10). Anche in questo caso è presente una massa
assumono una ben definita consistenza. Essi
sensibile alle accelerazioni: il suo spostamento
sono
rispetto all’involucro è rilevato mediante un
impiegati
per
vibrazioni
che
variano
interessante
variante
dell’accelerometro
lentamente nel tempo e lo spostamento della
trasduttore
massa, che assume pertanto notevoli dimensioni,
risultante, amplificata in un amplificatore di
3
posizione-tensione
e
la
tensione
è misurato da potenziometri resistivi o da LVDT .
corrente ad elevato guadagno, alimenta un
Il loro campo di applicazione in termini di
forzatore che fornisce la forza di equilibrio alla
ampiezza può andare da un minimo di ± 1g ad
forza d’inerzia. Se la massa è un magnete
una ± 50 g; hanno una frequenza naturale che si
permanente il forzatore può essere costituito da
trova tra 12 e 86 Hz con uno smorzamento ζ tra
una
0.5 e 0.8. Nel caso di potenziometri , la resistenza
approssimazione, un legame lineare tra corrente e
del trasduttore può variare tra 1000 e 10000 Ω,
forza.
bobina,
per
cui
si
ha,
con
ottima
che corrispondono ad una risoluzione dello 0,45%
o dello 0,25% dell’intera scala. La temperatura di
utilizzo va dai –65 a 165 °F. La sensibilità alle
accelerazioni ortogonali alla direzione di misura è
pari a ± 1% della sensibilità lungo l’asse di misura.
Per misurare frequenze maggiori la soluzione
2
L’accelerometro è uno strumento del secondo ordine in
quanto possiede due distinti elementi (massa e molla) in cui è
possibile l’immagazzinamento dell’energia in modo diverso.
L’equazione differenziale che ne governa il funzionamento è
pertanto una equazione del secondo ordine.
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Figura 10 : accelerometri ad equilibrio di forza.
3
9
Acronimo per Linear Voltage Differential Transformer
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La corrente è proporzionale alla forza di inerzia e
formare
quindi all’accelerazione da misurare, il cui valore è
affiancati che hanno due armature fisse ed una in
determinato mediante
la caduta di tensione ai
comune in grado di compiere piccoli spostamenti.
capi di una resistenza nota. Sul principio di
In presenza di una accelerazione il diaframma si
funzionamento degli accelerometri ad equilibrio di
deforma, alterando la distanza dalle altre due
forza si realizzano anche sensori che oltre
armature e quindi fa variare le capacità dei due
all’accelerazione
misurano la sua variazione
condensatori. In questo modo un circuito a ponte
rispetto al tempo e vengono chiamati jerkmetri.
sensibile a queste variazioni di energia del
Vengono realizzati includendo nel trasduttore di
sistema fornisce in uscita un segnale elettrico
base un circuito integratore, infatti mentre la
proporzionale all’accelerazione in ingresso.
in
questo
modo
due
condensatori
tensione ai capi della resistenza di misura è
proporzionale all’accelerazione, quella prelevata
prima dell’integratore è proporzionale alla sua
derivata.
Negli accelerometri capacitivi (Fig. 11) l’elemento
Figura 11 : accelerometro capacitivo.
sensibile è un condensatore la cui capacità varia
al variare dell’accelerazione. In particolare esso
Con questo tipo di sensore è possibile misurare
consiste in un diaframma che sotto l’azione di
anche accelerazione uniforme, infatti quando il
accelerazioni o vibrazioni ha la possibilità di
diaframma raggiunge la sua posizione di equilibrio
flettersi, svolgendo il ruolo che nei trasduttori
sotto la sua azione ho che anche la capacità del
meccanici era della massa. Al di sopra ed al di
sistema si manterrà ad un valore costante ad
sotto di questo diaframma ci sono delle piastre a
essa proporzionale.
5 – Scelta di un accelerometro
Per la scelta dell’accelerometro più opportuno, da
può più esser cambiata e viene misurata in mV/g ,
utilizzare in una determinata applicazione, occorre
cioè in tensione per unità di accelerazione.
per prima cosa vedere se i livelli di accelerazione
e le frequenze da misurare siano compatibili con il
range
di
funzionamento
del
sensore
che
graficamente può essere rappresentato da un
grafico simile a quello riportato in Fig. 12.
L’altro parametro fondamentale è la sensibilità in
uscita dal trasduttore. Questa indica la differenza
di potenziale prodotta sull’elemento sensibile per
Figura 12 : range di funzionamento.
un dato livello di accelerazione. Essa è imposta
quando l’accelerometro viene fabbricato e non
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Ogni modello, sul certificato di calibrazione,
frequenza di risonanza del sensore. Questa
presenta anche una tolleranza associata alla
dipende dalla rigidezza del cristallo e dalla sua
sensibilità in output che va dal ± 5 % al ± 15 % a
massa:
ω=
seconda della manifattura, e quindi del costo.
K
M
Anche il valore minimo e massimo di frequenza
che
può
essere
misurato
ricavati
Per aumentare la banda passante si deve
sperimentalmente durante la sua calibrazione. La
diminuire la massa ed aumentare la rigidezza
sensibilità
ottenuta
dell’elemento sensibile scegliendo una opportuna
dividendo il segnale in uscita con quello di
configurazione. Tutti i sensori hanno un livello
riferimento a 100 Hz. La risposta in frequenza
massimo
definisce
acquisito.
propria
del
questa
vengono
sensore
sensibilità
è
varia
mentre
di
accelerazione
Questo
che
parametro
può
è
essere
espresso
l’accelerometro vibra alle varie frequenze. In Fig.
generalmente in g , e rappresenta la massima
13 è riportato un andamento tipico di risposta in
tensione che può essere generata sugli elettrodi
frequenza.
del sensore, e quindi la massima accelerazione a
cui è sensibile il sistema, senza sovraccaricare il
circuito elettronico interno. Se questo valore viene
superato vengono introdotti nella misura degli
errori oltre a presentarsi il rischio di rottura del
sensore stesso. In particolare la forma d’onda che
si sta acquisendo nel tempo sarà tagliata per quei
valori limite e si presenterà come in Fig. 14:
Figura 13 : risposta in frequenza.
La parte piatta della curva definisce il range di
frequenza utilizzabile. Al di fuori di questo tratto la
curva comincia a scendere o a salire.
Di solito diminuisce alle basse frequenze e
aumenta alle alte. Operativamente si considera
Figura 14 : forma d’onda tagliata.
una tolleranza del ± 5 % rispetto alla sensibilità di
riferimento a 100 Hz, oppure di ± 3 dB.
Nel dominio delle frequenze ciò produce il
La frequenza più bassa in generale è determinata
cosiddetto effetto sky slope (Fig. 15) che consiste
dalla costante di tempo di scarica della parte
nell’introduzione di componenti della vibrazione a
capacitiva
bassa frequenza che però non sono contenute nel
del
caratteristiche
circuito
del
filtro
interno
e
dalle
passa-alto
usato
segnale originario.
nell’amplificatore. Più è elevato il tempo di scarica
E’ invece il rumore intrinseco del sensore a
e migliore è la risposta alle basse frequenze. La
determinare la sua risoluzione e quindi il valore
frequenza massima è invece determinata dalla
minore di accelerazione rilevabile. Per poter
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distinguere un livello di accelerazione bisogna che
pari a 10. Questo è un problema che si manifesta
questa sia più intensa del rumore.
soprattutto
quando
si
misurano
le
basse
frequenze. Infatti all’aumentare della frequenza
aumenta anche il modulo dell’accelerazione e il
SNR assume valori superiori.
Anche il tipo di ambiente in cui saranno effettuate
le
misure
è
determinante
dell’accelerometro:
occorrere
per
la
vedere
scelta
se
le
temperature di esercizio siano compatibili con
quelle indicate nelle specifiche tecniche del
sensore. Inoltre in caso di ambiente umido
Figura 3.15 : effetto sky slope.
bisogna
ricorrere
ad
accelerometri,
cavi
e
connettori che siano a tenuta stagna.
In genere è accettabile un rapporto, indicato con
SNR (signal to noise ratio) tra le due grandezze
6 - Montaggio e isolamento
La modalità con cui viene effettuato il montaggio
Il montaggio per mezzo di un adesivo o tramite
influenza moltissimo la risposta in frequenza
magneti al contrario diminuisce la frequenza di
dell’accelerometro (Fig. 16). Il range operativo in
risonanza. Anche l’isolamento del sensore dalla
frequenza
superficie può creare un filtro meccanico con
assicurando
in
molti
il
casi
sensore
viene
determinato
tramite
una
l’effetto di smorzare la trasmissione delle alte
vite
direttamente ad un accelerometro di riferimento.
frequenze.
L’accoppiamento diretto per mezzo di una vite ad
Generalmente per test strutturali a temperatura
una
generalmente
ambiente con frequenze massime intorno ai 500
comporta più alte frequenze di risonanza e quindi
Hz vengono usati degli adesivi temporanei come
una più ampia banda utilizzabile.
la cera.
superficie
molto
levigata
Quando un accelerometro è montato su una
superficie conduttrice c’è la possibilità che il
sensore avverta un segnale di rumore dovuto ad
altri dispositivi elettrici, connessi alla struttura
stessa, che hanno dispersioni.
Un
altro
fenomeno
che
può
portare
ad
un’acquisizione erronea è il cosiddetto ground
loop (Fig. 17) che si verifica quando il sensore ed
il condizionatore del segnale sono messi a terra a
Figura 16 : frequenza di risonanza in funzione del montaggio.
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potenziali diversi.
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Servizi e sistemi di acquisizione dati
Si genera allora un flusso di corrente sulla linea di
alimentazione che comporta sia l’introduzione nel
segnale acquisito della frequenza di questa
corrente e delle sue armoniche, che errori di
deriva del segnale per la lettura di potenziali non
dovuti
all’accelerazione
conveniente
allora
isolare
da
misurare.
E’
elettricamente
gli
accelerometri dalla struttura su cui vengono
Figura 17 : ground loop.
montati.
7 - Connessioni
Gli accelerometri devono essere connessi al
collegamento inoltre devo essere fermati con
sistema di acquisizione tramite un collegamento
adesivo per minimizzare le frustate del cavo che
ben saldo per fare in modo che il segnale sia
possono
trasmesso in modo continuo, senza intermittenze
soprattutto nei sistemi ad alta impedenza (effetto
che causerebbero una perdita di dati. I cavi di
triboelettrico).
introdurre
rumore
nella
misura
8 - Lunghezza dei cavi
Il carico capacitivo dei cavi, che dipende dalla
In cui C è la capacità dei cavi [pF], V
lunghezza degli stessi, può distorcere o filtrare le
massima tensione in uscita dal sensore [V] ed Ic è
alte frequenze del segnale in dipendenza della
la corrente costante dal condizionatore [mA]
corrente di alimentazione e dell’impedenza in
Nell’equazione viene sottratto 1 mA
uscita del sensore.
corrente totale per compensare quella assorbita
La massima frequenza che può essere trasmessa
dall’elettronica interna al sensore. Dalla formula
su un cavo di una data lunghezza è funzione sia
sopra riportata si vede come all’aumentare della
della capacità
lunghezza del cavo, a parità di segnale, occorre
che dal rapporto del picco del
è la
dalla
segnale in Volt sul valore della corrente di
una
alimentazione secondo la formula:
alimentazione maggiore nel circuito interno del
f
corrente
maggiore.
Una
corrente
di
sensore sviluppa una certa quantità di calore che
I −1
= 10 c
max
2πCV
9
potrebbe portare l’accelerometro al di fuori delle
sue specifiche termiche.
9 - Tipi di collegamento
Il segnale in uscita dal sensore, presumibilmente
registrazione o analisi del segnale, ha bisogno di
quello desiderato, prima di essere introdotto in un
essere
oscilloscopio o in qualsiasi altro sistema di
condizionamento può essere effettuato da un
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condizionato.
In
particolare
questo
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sistema dedicato che riceve il segnale in uscita
infine il sistema di analisi. Il vantaggio più
dal sensore e poi lo ritrasmette all’elaboratore e
evidente è il fatto che il segnale in uscita è già a
che viene indicato come charge mode (CM),
bassa impedenza, per cui non si hanno problemi
oppure,
di trasmissione anche su lunghe distanze,
come
accade
ormai
per
molti
accelerometri, per mezzo di un microcircuito
interno al sensore stesso secondo la tecnologia
ICP (marchio depositato dalla PCB). In entrambi i
casi sopra citati si vuole invece ottenere un
segnale a bassa impedenza che risulta essere
meno suscettibile ai disturbi, però mentre per gli
ICP questo passaggio viene effettuato all’interno
dell’accelerometro, per i CM non è così. Allora
usando questo tipo di sensori (Fig. 18) bisogna
Figura 3.19 : schema ICP.
cercare di limitare al massimo le fonti di rumore a
cominciare per esempio, dall’utilizzo di cavi molto
riuscendo ad ottenere sempre un segnale di
corti.
buona qualità. Inoltre il sistema è molto compatto
e richiede solo un alimentatore riducendone così
anche i costi di installazione.
In Fig. 20 vengono illustrati i due diversi tipi di
circuito ICP utilizzati a seconda del materiale
piezoelettrico impiegato nel sensore.
Figura 18 : schema CM.
Il
sistema
ICP
presenta
notevoli
vantaggi;
introdotto a partire dal 1967, i progressi in campo
elettronico hanno fatto in modo di realizzare dei
circuiti sempre più piccoli con caratteristiche
sempre migliori. Questi circuiti, a seconda delle
caratteristiche dell’accelerometro, altro non sono
che amplificatori di carica o di tensione.
Lo schema (Fig. 19) della catena di misura è
molto semplice.
Il segnale in uscita dal sensore può essere
trasmesso su due comuni cavi elettrici, spesso
Figura20 : tipi di circuiti ICP.
nella configurazione coassiale. Su di uno viene
trasmessa
l’alimentazione
del
trasduttore
e
Il
cristallo
di
quarzo
avendo
un
capacità
sull’altro il segnale vero e proprio. C’è poi il
veramente molto bassa produce in uscita una
sistema di alimentazione a corrente costante con
tensione molto elevata e quindi viene usato con
una tensione compresa tra i 18 e i 30 VDC e
un amplificatore di tensione di tipo MOSFET. Il
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guadagno dell’amplificatore allora determina la
costituiscono
sensibilità dell’accelerometro.
frequenze maggiori di 50-100 kHz.
Dal punto di vista delle prestazioni questa
L’alimentatore necessario al funzionamento di
configurazione ha un comportamento lineare fino
questi sensori è un normale alimentatore a
ad alte frequenze ( > 1 MHz) trovando così
corrente costante, alimentato a batterie o tramite
applicazione soprattutto nell’analisi degli urti.
la rete elettrica che produce una tensione tra 18 e
I policristalli ceramici invece avendo in uscita una
30 VDC. Un diodo o un circuito equivalente di
carica elevata sono accoppiati ad amplificatori di
regolazione, fanno si che effettivamente il valore
carica. Questo però presenta degli svantaggi.
della corrente in ingresso rimanga costante. Con
Prima di tutto un amplificatore di carica risulta
alcuni alimentatori c’è anche la possibilità di
essere di dimensioni maggiori ed ha un costo
eliminare automaticamente la tensione di bias.
elevato.
Poi
gli
elementi
capacitivi
che
risultano
essere
dei
filtri
per
lo
10 – PCB 333B30 e PCB 353B17
Nella Fig. 21 sono mostrati questi due modelli di
Questi due accelerometri vengono utilizzati per
accelerometri della PCB.
l'analisi di fenomeni impulsivi con elevati valori di
accelerazione in gioco. Insieme vengono utilizzati
per la realizzazione di un martello strumentato per
l'analisi dinamica di strutture. Le dimensioni ridotte
e il peso contenuto dell’accelerometro PCB
1
333B30 di misura
2
inserzione
non introducono errori di
nell’acquisizione.
L’accelerometro
PCB 353B17 che va posizionato sulla testa del
martello presenta una sensibilità peggiore di
quello di misura, ma ha un valore massimo di
Figura 21 : 1 - PCB 333B30; 2 - PCB 353B17 .
shock più elevato. Questo è necessario perché
nei fenomeni impulsivi facilmente si raggiungono
Sono entrambi di tipo piezoelettrico con elemento
picchi di accelerazione elevati. Alla breve durata
cristallino di quarzo ed una configurazione dello
dell’impatto è comunque associata un’energia
stesso a taglio.
notevole.
Nella tabella di Fig. 24 sono riportate le principali
caratteristiche dei due accelerometri.
11 - PCB 393A03
Questo modello di accelerometro della PCB (fig.
le sue principali caratteristiche.
22) è indicato per la misura di vibrazioni a bassa
E' un accelerometro di dimensioni notevoli adatto,
frequenza.Nella tabella di Fig. 25 sono riportate
grazie anche alla sua elevata risoluzione, alla
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misura di vibrazioni sismiche.
Figura 23 : PCB 356B18.
Figura 22 : configurazione triassiale.
12 - PCB 356B18
Questo accelerometro triassiale (Fig. 23) permette
La sua massa ridotta e la sua elevata risoluzione
la misura simultanea delle vibrazioni e degli urti
ne permettono l'uso sia nello studio della dinamica
nelle tre direzioni coordinate. Nella tabella di Fig.
strutturale che per la rilevazione di vibrazioni di
26 sono riportate le sue principali caratteristiche.
tipo sismico a bassa frequenza.
E' realizzato con tre elementi sensibili di quarzo
indipendenti uno per ciascun asse di misura.
PCB 333B30
PCB 353B17
Voltage sensitive
100
10
mV/g
Measurament range
50
500
±g pk
0,5-3.000
1-10.000
Hz
(± 10 %)
0,7-20.000
Hz
(± 3 dB)
0,35-30.000
Hz
Frequency range (± 5 %)
0,00015
0,01
Amplitude linearity
±1
±1
%
Transverse sensitivity
≤5
≤5
%
Shock limit
5.000
10.000
±g pk
Excitation voltage
18-30
18-30
VDC
Outpu impedance
<200
<100
Ω
Output bias
7-12
8-12
VDC
Discharge time constant
≥12
≥0,5
sec
10,2x16
7,1x14
mm
4
1,7
gm
Resoltion
Size
Weight
g pk
Figura 24 : accelerometri PCB.
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PCB 393A03
Voltage sensitive
Measurament range
1000
mV/g
5
±g pk
0,5-2000
Hz
(± 10 %)
0,3-4000
Hz
(± 3 dB)
0,2-6000
Hz
Frequency range (± 5 %)
0,0001
Resoltion
g pk
Amplitude linearity
±1
%
Transverse sensitivity
≤5
%
Shock limit
5000
±g pk
Excitation voltage
18-30
VDC
Outpu impedance
<250
Ω
Output bias
8-12
VDC
Discharge time constant
1-3
sec
30,2x55,6
mm
210
gm
Size
Weight
Figura 25 : accelerometri PCB.
PCB 356B18
Voltage sensitive
Measurament range
Frequency range (± 5 %)
(± 10 %)
1000
mV/g
5
±g pk
0,5-3000
Hz
0,3-5000
Hz
0,0005
Resoltion
g pk
Amplitude linearity
±1
%
Transverse sensitivity
≤5
%
Shock limit
5000
±g pk
Excitation voltage
18-30
VDC
Outpu impedance
<250
Ω
Output bias
8-12
VDC
Discharge time constant
1-3
sec
20x20
mm
25
gm
Size
Weight
Figura 26 : accelerometri PCB.
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13 - Settaggio della scheda NI DAQCard AI 16XE-50
Essendo anche LabVIEW™ un prodotto della
assegnano ai canali di misura con Channel e
National Instrument esso contiene già tutti i drive
l'impostazione del buffer. Con Interchannel delay
per il corretto funzionamento della DAQ.
è
E' possibile agire via software (Fig 27) sulla
campionamento tra un canale e il successivo. Per
scheda per ottimizzarne al meglio le prestazioni in
minimizzare l'errore in fase della misura, è
funzione dell'uso che se ne deve fare.
opportuno che questo parametro sia impostato
infine
possibile
stabilire
il
ritardo
di
sulla massima velocità possibile.
Altri parametri da controllare sono il tipo di
acquisizione in continuo, e lo scan rate, ossia la
frequenza di campionamento. La DAQ ha una
frequenza massima di campionamento di 20 kS/s,
quindi,
occupando
con
questa
particolare
applicazione due canali della scheda, posso
Figura 27 : configurazione DAQ.
campionare su ciascuno di essi ad un massimo di
10 kS/s senza generare errori nel flusso dei dati.
Il primo parametro da impostare è il tipo di
L'impostazione massima a 8192 S/s allora rimane
grandezza da misurare tramite Measurement
al di sotto di questo limite e mi garantisce pure
mode structure. Nel caso specifico è impostato
per
una
acquisizione
in
volt.
Segue
una analisi in frequenza senza problemi di
poi
aliasing fino a 4000 Hz.
l'impostazione dei drive del tipo di sensori che si
14 - Drive degli accelerometri
Alla scheda di acquisizione arriva un segnale in
La parte fondamentale è quella in cui viene
volt. Per poter dare un significato fisico a questa
assegnato il range di funzionamento.
grandezza elettrica occorre metterla in relazione
con i valori di accelerazione che l’hanno generata.
Per far questo è necessario impostare dei drive
(Fig. 28) in cui specificare una serie di parametri
che poi serviranno alla DAQ per effettuare la
misura nel modo corretto.
Ad ogni drive è associato un nome con cui è
possibile
richiamarlo
all’interno
di
qualsiasi
Figura 28 : drive della DAQ.
programma LabVIEW™. E’ quindi opportuno che
questo nome sia significativo rispetto al tipo di
Per prima cosa occorre desumere dai certificati di
sensore a cui si riferisce e alle sue impostazioni
calibrazione di ogni sensore usato, la relazione tra
principali.
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i volt e la grandezza fisica che si sta misurando.
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In generale la sensibilità di un accelerometro è
guadagno
espressa in mV/g. Invertendola si ottiene il livello
guadagno G, il segnale arriverà alla scheda G-
di accelerazione associato ad ogni volt.
volte più grande. Allora con un valore di G = 10,
Per esempio l'accelerometro PCB 333B30 ha una
nel caso di range ±5 V le accelerazioni che
sensibilità di 96,6 mV/g a cui corrispondono
possono essere misurate saranno comprese tra
2
programmabile.
Impostando
un
10,351g/V ossia in unità SI 101,552 m/s /V.
±5 g. Si ottiene quindi una risoluzione 10 volte
Facendo leggere alla DAQ tensioni tra ±5 V, cioè
superiore al caso normale, ma con una limitazione
facendola lavorare nel suo range massimo di
nei valori massimi misurabili, che a volte non può
utilizzo, ottengo che anche l'accelerometro viene
essere ammessa.
utilizzato alla sua massima capacità. Infatti a ±5 V
Naturalmente, per ottenere un certo valore di
2
corrispondono circa ±500 m/s ,ossia ±50 g, che è
risoluzione, entrambi questi processi possono
la massima accelerazione che può misurare
essere combinati. Il limite è rappresentato dal
questo sensore.
livello di rumore della scheda e dei sensori.
Dato che la risoluzione della scheda rimane
Quando la risoluzione diventa dello stesso ordine
sempre la stessa, indipendentemente dal range
di grandezza del rumore non ha più senso fare la
utilizzato,
misura in quanto i due eventi non sarebbero
diminuendo
quest'ultimo
possono
essere apprezzati valori di tensione sempre più
distinguibili e apprezzabili separatamente.
piccoli.
Nella tabella in Fig. 29 è riportato il foglio
Il tipo di scheda utilizzato è a 16 bit, per cui
l’intervallo di misura viene suddiviso in 2
16
elettronico utilizzato per realizzare i drive dei due
parti.
accelerometri usati nelle misure.
Per ottenere risoluzioni maggiori si può quindi
Nella prima colonna sono indicati i nomi parziali
usare
V.
assegnati a ciascun drive: la sigla di riferimento è
L’accelerazione misurabile è però, ora, minore
il nome dell’accelerometro, è presente poi il valore
che nel caso precedente. Infatti a questa
massimo
impostazione
misurato con quella configurazione ed una G
un
range
della
scheda
corrisponde
un
di
±1
utilizzo
di
accelerazione
che
può
essere
dell’accelerometro tra ±10 g.
indica la necessità di impostare l’alimentatore con
A fronte di una risoluzione maggiore si ha di
un guadagno pari a 10. A completamento deve
contro che la DAQ va in overflow per valori di
essere indicato il canale che viene utilizzato.
tensione che oltrepassano il range di ±1 V. Il limite
Nelle colonne successive vengono poi riportati
della misura non è più dato dalle caratteristiche
l’accelerazione massima, il range della DAQ, il
del sensore, ma dall'impostazione della scheda.
valore del guadagno e il setup di calibrazione.
Per apprezzare accelerazioni ancora più piccole
possono
essere
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utilizzati
amplificatori
con
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Servizi e sistemi di acquisizione dati
Nome drive
PCB393A03 X 01g G ch
PCB393A03 Y 01g G ch
PCB393A03 Z 01g G ch
F.S.
0,1 g
0,1 g
0,1 g
Range
±1 V
±1 V
±1 V
G
10
10
10
Setup
0,98891 m/s2
0,98297 m/s2
0,99291 m/s2
PCB393A03 X 1g ch
PCB393A03 Y 1g ch
PCB393A03 Z 1g ch
1 g
1 g
1 g
±1 V
±1 V
±1 V
1
1
1
9,88911 m/s2
9,82966 m/s2
9,92915 m/s2
PCB393A03 X 5g ch
PCB393A03 Y 5g ch
PCB393A03 Z 5g ch
5 g
5 g
5 g
±5 V
±5 V
±5 V
1
1
1
49,44556 m/s2
49,14830 m/s2
49,64575 m/s2
± 1 V 10
± 1 V 10
± 1 V 10
0,95428 m/s2
1,00512 m/s2
0,93876 m/s2
PCB356B18 Asse X 01g G ch
PCB356B18 Asse Y 01g G ch
PCB356B18 Asse Z ,1g G ch
0,1 g
0,1 g
0,1 g
PCB356B18 Asse X 1g ch
PCB356B18 Asse Y 1g ch
PCB356B18 Asse Z 1g ch
1 g
1 g
1 g
±1 V
±1 V
±1 V
1
1
1
9,54280 m/s2
10,05123 m/s2
9,38756 m/s2
PCB356B18 Asse X 5g ch
PCB356B18 Asse Y 5g ch
PCB356B18 Asse Z 5g ch
5 g
5 g
5 g
±5 V
±5 V
±5 V
1
1
1
47,71401 m/s2
50,25615 m/s2
46,93780 m/s2
PCB333B30 1g G ch
PCB333B30 10g ch
PCB333B30 5g G ch
PCB333B30 50g ch
1
10
5
50
g
g
g
g
±1
±1
±5
±5
V 10
V 1
V 10
V 1
10,15528
101,55280
50,77640
507,76398
m/s2
m/s2
m/s2
m/s2
PCB353B17 10g G ch
PCB353B17 100g ch
PCB353B17 50g G ch
PCB353B17 500g ch
10
100
50
500
g
g
g
g
±1
±1
±5
±5
V 10
V 1
V 10
V 1
93,16239
931,62393
465,81197
4658,11966
m/s2
m/s2
m/s2
m/s2
Figura 29 : impostazioni drives.
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