Linearità: La linea blu è la retta ideale, la linea rossa è la curva caratteristica effettiva. "a" è la deviazione. Nel prospetto dati, "a" è specificata come relativa alla forza nominale.

Nelle applicazioni pratiche, l'errore di linearità può essere sostanzialmente ridotto scegliendo con competenza il campo di taratura del trasduttore. Ad esempio, se un trasduttore con forza nominale di 100 kN viene usato fino a 50 kN, esso può essere tarato in quest'ultimo campo. Ciò dimezza l'errore poiché il calcolo dell'errore di linearità può ora essere effettuato basandosi sul campo di taratura.

Deflessione nominale

Applicando la forza da misurare, si deforma il trasduttore di forza. La deflessione nominale specifica la deformazione causata dall'applicazione della forza nominale. Essa è una caratteristica importante perché, insieme alla forza nominale, essa determina la rigidità del trasduttore. La rigidità del trasduttore di forza è cruciale per la sua frequenza di risonanza. Dal punto di vista fisico, è assolutamente ragionevole paragonare un trasduttore di forza ad una molla molto rigida.

Forza nominale

La forza nominale è quella per cui il trasduttore si considera caricato al 100 per cento. Tutte le specifiche del trasduttore sono valide entro questo campo di forza. Tenere presente che deve essere considerato anche il carico di tara, dovuto ad esempio al peso degli accessori di montaggio, giacché esso utilizza una parte della forza nominale. Nel caso di carico dinamico, è essenziale considerare anche la banda di oscillazione del carico del trasduttore.

Campo nominale di temperatura

Nel campo nominale di temperatura del trasduttore di forza risultano validi i valori riportati nei dati tecnici.

Campo operativo della tensione di alimentazione

Questa tensione, detta anche tensione di eccitazione, è quella di alimentazione del trasduttore. In genere ne viene specificato il campo. È essenziale non superare la massima tensione di alimentazione, per non eccedere quella di eccitazione consentita per gli estensimetri. Quale conseguenza l'energia elettrica diventerebbe troppo alta surriscaldando gli estensimetri. Ciò provoca la variazione del punto di zero (influenza termica sul punto di zero) e la variazione della sensibilità (influenza termica sulla sensibilità).

Campo della temperatura di esercizio

Nel campo della temperatura di esercizio il trasduttore consente di effettuare misurazioni, tuttavia risulta ridotta l'accuratezza di misura.

Resistenza di uscita

La resistenza d'uscita è quella che si misura ai capi della diagonale di misura del ponte-trasduttore collegati all'ingresso dell'amplificatore. Per collegare i trasduttori in parallelo, la tolleranza della resistenza di uscita non dovrebbe superare i 10 Ohm, altrimenti la corrente generata può influenzare il risultato di misura. 

Tensione di alimentazione di riferimento

Tutte le misurazioni per determinare le caratteristiche vengono effettuate alla tensione di alimentazione di riferimento. 

Temperatura di riferimento

Tutti i valori misurati che non dipendano dalla temperatura, ad esempio l'errore di reversibilità, vengono determinati alla temperatura di riferimento specificata.

Scorrimento relativo

Tutti i trasduttori basati sugli estensimetri mostrano una piccola variazione di segnale sotto carico costante, la quale ha approssimativamente la forma di una funzione esponenziale. Questo processo è chiamato anche "scorrimento (creep) sotto carico". Scaricando il trasduttore, il segnale varia nella direzione opposta più o meno col medesimo andamento. Questo processo è chiamato anche "scorrimento (creep) allo scarico".

Scorrimento del trasduttore di forza: il principio.

Oltre al valore massimo della variazione del segnale espresso in percentuale, viene inoltre specificato il periodo di tempo durante il quale esso è stato determinato.
È essenziale ricordare che l'influenza dello scorrimento non deve essere calcolato in funzione della forza nominale, bensì in funzione della forza applicata. La HBM specifica il valore di scorrimento dopo 30 minuti. Data la forma tipica della funzione esponenziale, lo si può presumere con buona approssimazione come scorrimento massimo. In nessun caso si può estrapolare linearmente il valore dello scorrimento. 

Errore relativo di sensibilità fra trazione e compressione

Per ragioni meccaniche, i trasduttori di forza per trazione e compressione mostrano sovente una piccola variazione della curva caratteristica a seconda che essi vengano caricati con forze di trazione o di compressione.

Questo parametro descrive la massima differenza. 

Forza di rottura (relativa)

Viene specificata sia come valore assoluto che valore percentuale. Già il nome di questa caratteristica indica la possibilità che il trasduttore possa rompersi.

Consiglio: Fare riferimento alle istruzioni sulla sicurezza riportate nel manuale di montaggio del trasduttore. 

Forza limite (relativa)

Come per la forza operativa, anche la forza limite viene comunemente espressa sia come valore relativo in % della forza nominale che come valore assoluto espresso in N. 
Se viene superata la forza limite, è probabile che il trasduttore non sia più idoneo ad effettuare le misurazioni.
Spesso il superamento della forza limite causa la deformazione plastica del trasduttore, con conseguente variazione significativa del punto di zero. Il trasduttore non è più utilizzabile e dovrà venir sostituito, poiché esso mostra variazioni sostanziali delle specifiche tecniche. In particolare, sussiste il rischio che siano stati ridotti i valori limite meccanici quali la forza di rottura e la banda di oscillazione dinamica del carico.

Massima forza operativa (relativa)

La massima forza operativa viene espressa sia come valore assoluto in N che come valore relativo in % della forza nominale Fnom. Il trasduttore di forza non subirà alcun danno se utilizzato fino alla massima forza operativa, purché non troppo frequentemente. La relazione fra il segnale di uscita e la forza applicata è ripetibile e, sebbene con un maggior errore di misura, la forza può essere ancora ben valutata.
Cercare sempre di dimensionare il trasduttore di forza in modo che non sia necessario utilizzare la massima forza operativa. 

Carico oscillante ammesso (relativo)

Il carico oscillante relativo ammesso specifica la resistenza alla fatica del trasduttore. Questo valore è solitamente specificato come grandezza relativa rispetto alla forza nominale.
In generale, la sollecitazione oscillatoria ammessa viene espressa come valore di picco a picco dell'ampiezza, cioè la differenza fra la forza minima e quella massima. Il trasduttore di forza può essere caricato con quest'ampiezza sia con carico dinamico che carico alternativo (passante per lo zero).
Esempio: Un trasduttore per forze di trazione e compressione abbia la forza nominale di 200 kN, il carico oscillante ammesso sia del 100 %. In tal caso, il trasduttore può essere caricato sia fra 0 e 200 kN che fra -100 kN e +100 kN.

Errore relativo di reversibilità (isteresi)

L'errore relativo di reversibilità è la differenza fra la curva caratteristica del trasduttore di forza per carico ascendente e quella per carico discendente. La HBM riporta la deviazione massima. Inoltre, il prospetto dati specifica il campo di forza in cui è stato determinato l'errore di reversibilità. Il valore viene specificato in frazioni della forza nominale (ad esempio, 0,4 Fnom = al 40 % della forza nominale).  
Alla reversibilità si applica in modo analogo la relazione usata per la linearità. Coi trasduttori di forza di riferimento, l'errore relativo di reversibilità viene dato come relativo al valore effettivo. Ciò dimezza l'errore poiché il calcolo dell'errore di reversibilità può ora essere effettuato basandosi sul campo di taratura.

Errore relativo di reversibilità (isteresi): La differenza fra i valori misurati con la medesima forza per carico ascendente e discendente.

Sensibilità

La sensibilità indica il segnale di uscita espresso in mV/V prodotto quando il trasduttore viene caricato al 100 %, cioè alla forza nominale. Si deve sottrarre qualsiasi segnale di zero. Esempio: Un trasduttore mostri un segnale di zero di -0,1 mV/V, la sensibilità sia 2 mV/V.  In questo caso, il segnale di uscita alla forza nominale risulta essere 1,9 mV/V. Il segnale di uscita di 2 mV/V è molto comune per i trasduttori di forza. Come già accennato, i trasduttori di forza ad estensimetri richiedono una tensione di alimentazione fornita dall'amplificatore di misura (tensione di ecitazione). La sensibilità di 2 mV/V significa che un trasduttore di forza produce un segnale di uscita di 2 mV se, alimentato ad 1 V, lo si carica alla forza nominale. Con tensione di alimentazione di 5 V, la corrispondente tensione di uscita sarà di 10 mV. La tensione di uscita del trasduttore si calcola come segue: 

Ove U è la tensione di uscita, U0 la tensione di alimentazione, C è la sensibilità, F è la forza applicata ed Fnom è la forza nominale del trasduttore. In questa formula si presume che il segnale di zero abbia idealmente il valore zero.

Il trasduttore si comporta in modo simile quando varia la forza, cioè se esso viene caricato a metà della sua forza nominale, l'uscita prodotta sarà di 1 mV/V. Con tensione di alimentazione di 5 V ciò corrisponde a 5 mV.

Curve caratteristiche di tre diversi trasduttori di forza aventi sensibilità di 2 mV/V, ma con forze nominali differenti. Tanto minore è la forza nominale, tanto maggiore è la ripidità della curva nel grafico: il trasduttore di forza è più sensibile

Nei dati tecnici del prospetto è specificata la sensibilità nominale. Questa sensibilità è valida per tutti i trasduttori di forza del medesimo tipo e perciò viene fornita con una tolleranza, la cosiddetta "tolleranza della sensibilità". Per tale ragione, ogni trasduttore di forza HBM viene munito con un certificato del costruttore che specifica l'esatta sensibilità del rispettivo trasduttore.

Consiglio: Per garantire l'ottimale accuratezza di misura, aggiustare sempre l'amplificatore come specificato nel certificato del costruttore o nell'eventuale certificato di taratura. In tal caso, la tolleranza della sensibilità non influenza più il calcolo dell'errore.

Il trasduttore può essere ordinato anche con il cosiddetto TEDS. Un piccolo chip contenente le esatte specifiche del certificato del costruttore viene installato nel trasduttore o nel suo cavo di collegamento. Gli amplificatori che supportano la caratteristica TEDS possono leggere questi dati ed utilizzarli per configurarsi automaticamente.  

Rigidità

La rigidità di un trasduttore si calcola dalla sua forza nominale  Fnom e dalla sua deflessione nominale Snom.

La rigidità viene principalmente determinata dal principio strutturale del trasduttore e dalla sua forza nominale. In fisica essa corrisponde alla costante elastica. La rigidità è cruciale per il calcolo della frequenza fondamentale di risonanza del trasduttore.

Campo della temperatura di magazzinaggio

Il trasduttore può essere assoggettato a questa temperatura, ma non quando esso viene usato per effettuare misurazioni.

Coefficiente termico della sensibilità

I trasduttori ad estensimetri mostrano solo una minima variazione della sensibilità causata dal cambiamento della temperatura. La variazione della sensibilità è dovuta al modulo elastico del materiale del corpo elastico che diminuisce all'aumentare della temperatura - producendo come risultato una maggiore deformazione e perciò un maggior segnale di uscita. Anche il fattore k (cioè la sensibilità degli estensimetri) è dipendente dalla temperatura.
Nella maggior parte dei trasduttori di forza la dipendenza della sensibilità dalla temperatura viene compensata, e perciò risulta essere molto piccola. Sia nel calcolo dello scorrimento (creep) che in quello dell'errore, è essenziale che il valore specificato sia sempre relazionato al valore misurato corrente.

TKC: La pendenza della curva caratteristica cambia al variare della temperatura.

Coefficiente termico del punto di zero

Oltre alla sensibilità, anche il punto di zero varia leggermente al cambiare della temperatura. Il ponte di Wheatstone compensa largamente questo effetto sui singoli estensimetri. L'errore residuo viene spiegato dalle tolleranze che non possono essere evitate. Tale piccolo errore può essere ulteriormente ridotto da un cablaggio appropriato, ed i moderni trasduttori di forza hanno un errore residuo inferiore a 0,05 % / 10 K.


Il coefficiente termico del punto di zero deve essere sempre relazionato alla forza nominale, indipendentemente dall'entità della forza misurata. Per tale ragione si consiglia di utilizzare trasduttori di forza con TK0 particolarmente piccolo, allorché si operi con forti variazioni di temperatura e/o con campi di carico parziali.

TK0: Traslazione parallela della curva caratteristica del trasduttore di forza al variare della temperatura.

Segnale di zero

Il segnale di zero è quello di uscita del trasduttore di forza prima della sua installazione. Installando il trasduttore di forza, questo segnale cambia a causa del precarico e delle masse degli accessori di montaggio.

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