laboratorio sperimentale di misure meccaniche di misure meccaniche

LABORATORIO SPERIMENTALE DI MISURE MECCANICHE
A.A. 2003-2004
Lezione n.4 (22.10.03)
CATENA DI MISURAZIONE
Elaboratore
La conversione ∆R/R (o ∆L/L e ∆C/C) in tensione (d.d.p. o segnale che viene successivamente
elaborato), si ottiene mediante circuito voltamperometrico se ∆R è dello stesso ordine di grandezza
di R, mediante circuito a ponte se ∆R << R.
Nel circuito voltamperometrico si impone una corrente nota I alla resistenza R entrante (o
all’impedenza Z), e si ottiene una tensione in uscita V = RI (o analoga nel caso di impedenza Z).
Nel ponte di Wheatstone si considera ∆R/R la grandezza di ingresso e ∆e/E la grandezza d’uscita: E
è la tensione di alimentazione del ponte e ∆e lo squilibrio rispetto alla condizione di bilanciamento
R1*R3 = R2*R4 (sono eguali i prodotti delle resistenze dei rami opposti).
Nel caso vari soltanto R1 si ha in prima approssimazione:
∆e/E = 1/4 ∆R1/R1.
Se variano R1 ed R2:
∆e/E = 1/4 (∆R1/R1- ∆R2/R2).
Se variano le quattro resistenze:
∆e/E = 1/4 (∆R1/R1- ∆R2/R2+∆R3/R3- ∆R4/R4).
La tensione ottenuta viene poi amplificata (filtrata, integrata, derivata, ecc.).
Terminale
Se il terminale è di tipo digitale, la conversione A/D (analogico/digitale) è caratterizzata da una
frequenza di campionamento fc. Per quanto riguarda il segnale la sua frequenza fs deve rispettare
(teoricamente) la:
fs < fc/2.
In pratica:
fs < fc/10 - fc/5.
Oscilloscopio (CRT)
Strumento terminale per visualizzare tensioni V(t) variabili nel tempo.
Il fascio di elettroni uscente dal “cannone elettronico” viene deflesso verticalmente dalle placchette
Y, orizzontalmente dalle placchette X. Sullo schermo del CRT (grazie ai fosfòri), compare un
puntino luminoso. Inviando alle placchette X un segnale a dente di sega e a quelle Y la V(t), se ne
ottiene la visualizzazione.
La sensibilità dY/dV è bassa, mentre la rapidità è elevatissima (teoricamente 100 Mhz – 1 Ghz).
Nel caso di segnali periodici, quando si fa riferimento a più periodi del segnale a dente di sega,
occorre l’intervento del sincronizzatore (trigger). Anche nel caso di un solo periodo (single sweep),
può essere necessario l’intervento del trigger.
E’ possibile visualizzare anche due (o quattro) segnali contemporaneamente.
Nell’oscilloscopio digitale viene acquisito e memorizzato, dopo conversione A/D, il segnale
corrispondente a un periodo del dente di sega. Si può inviare il segnale memorizzato a una
memoria “permanente”, a una stampante o, dopo conversione D/A, allo schermo dell’oscilloscopio
(in quest’ultimo caso il funzionamento può essere continuo).
Nei sistemi di acquisizione è possibile acquisire e memorizzare più segnali; la rapidità, per il
singolo segnale, è inversamente proporzionale al numero di segnali acquisiti.