Accelerometri

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Accelerometri

• Accelerometri
• Modello di riferimento e similari
• Taratura
• Tipi e modelli
• Usi comuni
• Montaggio e precauzioni

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Modello di riferimento
vibrazione da misurare
vibrazione della massa inerziale
vibrazione relativa tra massa inerzialee guscio
del trasduttore
Imponendo lequilibrio dinamico
Modello del II ordine
z(t) è loutput del trasduttore, che viene
poimisurato da un trasduttore di spostamento.
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Modello di riferimento
Sostituendo le equazioni complesse in (1)
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Modello di riferimento

• Diverse grandezze possono essere considerate
  input
• Spostamento
• Velocità
• Accelerazione

Sismometro
Velocimetro
accelerometro
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Modello di riferimento
Divido numeratore e denominatore per kel
and
Thus
Sismometro
velocimetro
accelerometro
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Sismometro
Il misurando è loscillazione dellelemento
vibrante.
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Accelerometro
Il misurando è laccelerazione, la lettura
avviene misurando lo spostamento della massa
inerziale ? accelerometro a deflessione.
Km/ks sensibilità statica
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Modello di riferimento

• Gli accelerometri a deflessione possono essere
  realizzati usando diversi principi di misura per
  valutare lo spostamento della massa
• Accelerometri a spostamenti relativi
  capacitivo, induttivo, potenziometrico
• Accelerometri estensimetrici o piezoresistivi
• Accelerometri piezoelettrici
• Accelerometri MEMS capacitivi or
  piezoresistivi
• Ad esempio considerando un accelerometro
  estensimetrico

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Modello di riferimento
Proprietà degli accelerometri a deflessione
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Modello di riferimento

• Accelerometri LOAD EFFECT
• on mass-load relationship
• on the resonant frequency of the measurand system

m
Therefore accelerometro mass should be small
compared to the vibrating mass being measured
M
F
M
F
K
C
K
C
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Taratura degli accelerometri
Gli accelerometri sono solitamente tarati a 1000
rad/s 159.2 Hz con ampiezze di 10 m/s2.
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Taratura degli accelerometri

• Il metodo interferometrico è usato solo per la
  taratura di standard primari nazionali, mentre
  tecniche più pratiche sono usate comunemente con
  trasduttori campione
• Back to back

Vu
amp.
accelerometro da tarare
DAQ
Vr
amp
Accelerometrocampione
Sensibilità
Aosin?t
Tavola vibrante
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Taratura degli accelerometri
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Tipi e modelli di accelerometri

• Accelerometri capacitivi sensibili ad un cambio
  nella capacità elettrica derivante
  dallaccelerazione.Laccelerometro misura la
  variazione di capacità tra una condizione
  stazionaria ed una dinamica.
• Piezoaccelerometri sfruttano materiali come
  cristalli di quarzo, che generano potenziale
  elettrico se viene imposta una deformazione.
  Leffetto piezoelettrico consiste nella
  ridisposizione di cariche elettriche a causa
  dello sforzo meccanico.
• Accelerometri piezoresistivi (ed estensimetrici)
  funzionano misurando la resistenza elettrica di
  un materiale che varia quando questo viene
  deformato.
• Accelerometri ad effetto Hall Effect misurano la
  variazione di tensione originata da un
  cambiamento del campo magnetico attorno
  allaccelerometro

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Tipi e modelli di accelerometri

• Accelerometri Magnetoresistivi funzionano
  misurando variazioni di resistenza elettrica
  causata da un campo magnetico. La struttura ed il
  funzionamento sono analoghi agli accelerometri ad
  effetto Hall, ma non è richiesta una misura di
  tensione, solo di resistenza.
• Accelerometri a trasferimento di calore misura i
  cambiamenti interni di trasmissione termica
  legati allaccelerazione. Una singola sorgente di
  calore è sospesa su una cavità, termistori posti
  tuttattorno misurano asimmetrie geometriche nel
  trasferimento termico dovuti allo spostamento
  della massa calda.
• Micro-Electro Mechanical System (MEMs)
  tecnologie basate su una vasta serie di strumenti
  e metodologie, che sono usate per creare
  strutture di dimensioni micrometriche (un
  millesimo di metro). Queste tecnologie si rifanno
  come principio di misura a quanto già visto in
  precedenza, ma la loro scala li rende molto
  facilmente usabili in molti settori e facili da
  integrare.

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Servoaccelerometri
Laccelerazione è compensata da una retroazione
che mantiene la massa ferma metodo ad azzeramento

• alta sensibilità (gt 1000 mV/g)
• basse frequenze (0?500 Hz)

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Piezoaccelerometro

• Il parallelo massa molla smorzatore è dato da un
  prisma piezoelettrico, con una piccola massa ed
  una alta rigidezza.
• Normalmente il cristallo è precaricato.
• Nessuno smorzatore aggiunto smorzamento molto
  basso (0.3).

High frequency accelerometro
High sensitivity accelerometro
Mass 43 g Sens.10 pC/(ms-2) Freq. 1-4800 Hz
Mass 0.63 g Sens. 0.15 pC/(ms-2) Freq. 1-26000 Hz
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Piezoaccelerometro
Il cristallo ha unalta impedenza, quindi per
misurare la carica è necessario usare un
voltmetro ad alta impedenza, al fine di evitare
che la misura stessa causi la scarica del
cristallo. Poichè spesso questo è impossibile, un
preamplificatore è usualmente collegato tra il
trasduttore ed il sistema di acquisizione. La
preamplificazione può avvenire in carica o in
tensione. Solitamente si usano amplificatore di
carica oppure amplificatori di tensione
direttamente a bordo del trasduttore (circuiti a
bordo). Lamplificazione in tensione è da evitare
quando si usano cavi lunghi a causa della
resistenza dei cavi.
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Piezoaccelerometro
Piezoaccelerometri con circuito a bordo sono
disponibili sul mercato con vari nomi ICP (trade
mark di PCB piezotronics), IEPE (Bruel Kjaer) e
molti altri. Lacronimo più noto è ICP
Integrated Circuit Piezoelectric.
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Piezoaccelerometro
Lamplificazione a bordo ICP/IEPE richiede a sua
volta un condizionatore per fornire
lalimentazione richiesta
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Piezoaccelerometro
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Tipi e modelli di accelerometri
ATTENZIONE I cristalli piezoelettrici col tempo
riallineano le loro cariche internamente, quindi
misure in bassa frequenza (3-5Hz) non sono
possibili
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Usi principali

• Vibrazione
• Comfort vibrazionale umano
• Diagnostica industriale su macchinari
• Diagnostica civile su edifici
• Accelerazione
• Sistemi di navigazione inerziale
• Misura e rilevamento degli impatti
• Caratterizzazione dinamica dei materiali

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Montaggio e precauzioni
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Montaggio e precauzioni
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Montaggio e precauzioni
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Montaggio e precauzioni