Strumenti per la scelta degli estensimetri giusti

Per poter scegliere l’estensimetro giusto, è necessario prima di tutto stabilire in modo chiaro le necessità relative alla misurazione. La questione più importante da considerare è se l’estensimetro verrà utilizzato per prove sperimentali o per la costruzione di trasduttori.

Prove sperimentali

Costruzione di trasduttori

 
  • Analisi sperimentale delle sollecitazioni
  • Analisi delle sollecitazioni residue
  • Analisi del carico
  • Analisi della durata

  • Determinazione della sollecitazione termica
 
 
  • Forza
  • Massa
  • Coppia
  • Pressione
  • Deformazione
 

La scelta dell’estensimetro per le prove sperimentali deve essere effettuata tenendo conto dei seguenti criteri:

Geometria: Numero e posizione delle griglie (schema)
Serie dell’estensimetro: Costruzione dell’estensimetro
Collegamenti: Tipo e posizione
Adeguamento alla reazione alla temperatura: Materiale adeguato alla reazione dell’estensimetro alla temperatura
Lunghezza della griglia attiva: in mm
Resistenza elettrica: in Ohm

Geometria dell’estensimetro

  Gli estensimetri lineari (es. LY4) hanno una griglia di misura e misurano la deformazione in una sola direzione.
  Le rosette T (es. XY3) hanno due griglie di misura disposte con una deviazione di 90° l’una dall’altra. Le applicazioni tipiche per questo tipo di estensimetro comprendono l’analisi dello stato di sollecitazione biassiale con le direzioni principali note e le misurazioni della tensione sulle barre di compressione.
  Gli estensimetri con forma a V (es. XY4) hanno 2 griglie di misura disposte con una deviazione di 90° l’una dall’altra. Le applicazioni tipiche per questi estensimetri comprendono le misurazioni sulle barre di torsione e la determinazione delle sollecitazioni di taglio sulle travi di taglio nella zona delle fibre neutre.
  Gli estensimetri lineari doppi (es. DY4) hanno due griglie di misura disposte parallelamente l’una all’altra. Le applicazioni tipiche per questi estensimetri includono la misurazione sulle travi in flessione.
   Le rosette con 3 griglie di misura (es. RY8) disposte con un angolo di 0°/45°/90° o 0°/60°/120° sono adatte per l’analisi dello stato di sollecitazione biassiale con direzioni principali non note.
  Le catene di estensimetri (es. KY8) sono composte da 10 o 15 griglie di misura molto piccole situate su un supporto comune a distanza costante (disposte in maniera equidistante) più un estensimetro di compensazione. Le catene di estensimetri sono particolarmente adatte per la determinazione dei gradienti di deformazione.
  Gli estensimetri full bridge (es. VY4) hanno 4 griglie di misura disposte in modo tale che ognuna sia disposta con una deviazione di 90° da quella vicina. Le applicazioni tipiche degli estensimetri full bridge includono le misurazioni sulle barre di tensione/compressione e la determinazione delle sollecitazioni di taglio nelle travi di taglio.

Serie di estensimetri

HBM offre diverse serie di estensimetri per la misurazione della deformazione. Le serie di estensimetri vengono definite dalla combinazione del supporto dell’estensimetro (es. poliammide) e della lamina della griglia di misura (es. constantana). Tutti gli estensimetri della stessa serie offrono lo stesso materiale per il supporto e la lamina della griglia di misura. Per questo motivo, molte delle specifiche di una serie di estensimetri sono identiche.

Per le prove sperimentali, estensimetri robusti e flessibili, che possono essere utilizzati in condizioni difficili, presentano numerosi vantaggi. Rientrano in questa categoria gli estensimetri che usano un materiale di supporto sintetico come la poliammide per la griglia di misura e che appartengono alla serie “Y”. Questa serie contiene un gran numero di tipi di estensimetri diversi utilizzati per vari compiti di misura nelle prove sperimentali. Sono disponibili anche diversi tipi di estensimetri speciali, come rosette per il metodo a foratura e la carotatura anulare per la determinazione di sollecitazioni residue nelle parti strutturali e catene di estensimetri per l’analisi della distribuzione delle sollecitazioni sulle strutture complesse.

Collegamenti

HBM offre estensimetri con configurazioni di collegamenti diverse.

 

Placche di saldatura integrate (es. LY4)

  • consentono la saldatura diretta sull’estensimetro
 
 

Placche di saldatura grandi con scarico della deformazione (es. LY6)

  • consentono la saldatura diretta sull’estensimetro, fornendo contemporaneamente la separazione meccanica delle placche di saldatura e del supporto dell’estensimetro
 
 

Cavi in rame placcati in nichel, non isolati, lunghi circa 30 mm (es. LY1)

  • nessuna saldatura diretta all’estensimetro
  • per la separazione meccanica di cavi e estensimetro
  • è necessario usare terminali di saldatura separati direttamente sull’estensimetro
 
 

Cavi di collegamento isolati con fluoropolimeri, lunghi circa 50 mm (es. K-C LY4)

  • nessuna saldatura diretta all’estensimetro
  • l’isolamento con fluoropolimeri evita che il cavo si incolli durante l’installazione
  • è necessario usare terminali di saldatura separati vicino all’estensimetro 
 
 

Cavi di collegamento isolati con fluoripolimeri, lunghi circa 50 mm (es. K-C LY4)

  • lunghezza dei cavi come richiesto da 0,5 a 10 m (1.64-32.81 ft) in opzioni a 2, 3 e 4 cavi
  • nessuna saldatura diretta al punto di misura
  • l’isolamento con fluoropolimeri evita che il cavo si incolli durante l’installazione
 

Adeguamento alla reazione alla temperatura

Gli estensimetri collegati singolarmente in un circuito a ponte di Wheatstone in configurazione quarter bridge mostrano un segnale in uscita in caso di variazione della temperatura. Questo segnale viene definito “deformazione apparente” o “output termico” ed è indipendente dal carico meccanico sull’oggetto sottoposto a prova.

Tuttavia, è possibile adeguare un estensimetro al coefficiente di espansione termica di un materiale specifico, in modo tale che il segnale in uscita sia molto piccolo in caso di variazione di temperatura. Questi estensimetri vengono definiti estensimetri con “reazione adeguata alla temperatura” o “autocompensati”.

Per poter sfruttare i vantaggi dell’adeguamento alla reazione della temperatura, gli estensimetri devono essere scelti in base al coefficiente di espansione termica a del materiale sottoposto a prova.

Codice Materiale Coefficiente di espansione termica ∝
1 Acciaio ferritico 10.8 ⋅ 10-6/K (6 ⋅ 10-6/°F)
3 Alluminio 23 ⋅ 10-6/K (12.8 ⋅ 10-6/°F)
5 Acciaio austenitico 16 ⋅ 10-6/K (8.9 ⋅ 10-6/°F)
6 Vetro di quarzo/composito 0.5 ⋅ 10-6/K (0.3 ⋅ 10-6/°F)
7 Titanio / ghisa grigia 9 ⋅ 10-6/K (5 ⋅ 10-6/°F)
8 Plastica 65 ⋅ 10-6/K (36.1 ⋅ 10-6/°F)
9 Molibdeno 5.4 ⋅ 10-6/K (3 ⋅ 10-6/°F)

Lunghezza della griglia attiva

La lunghezza della griglia di misura dell’estensimetro dipende dallo scopo della misurazione; di conseguenza, la misurazione effettuata tramite estensimetro corrisponderà alla deformazione media al di sotto della griglia di misura. In generale, lunghezze della griglia di misura di 3 o 6 mm costituiscono una buona soluzione.

Si raccomanda di utilizzare griglie di misura lunghe in caso di materiale disomogeneo, come cemento o legno. Un estensimetro lungo compensa le disomogeneità del pezzo lavorato e la misurazione darà come risultato la deformazione al di sotto della griglia di misura.

Le griglie di misura corte sono adatte per la rilevazione di uno stato di deformazione locale. Sono quindi adatte per determinare i gradienti di deformazione, il punto massimo delle sollecitazioni di picco e di altre sollecitazioni simili.

Resistenza elettrica

Gli estensimetri HBM sono disponibili in versioni da 120, 350, 700 e 1.000 Ohm. La scelta della resistenza dipende dai vincoli del compito di misura. Altre resistenze sono disponibili su richiesta.

Estensimetri con resistenza bassa

Estensimetri con resistenza alta

+ Influenza minore delle interferenze elettromagnetiche + Influenza minore della resistenza elettrica nei percorsi di collegamento (anelli a scorrimento, cavi...)
+ Influenza minore di una variazione nella resistenza all’isolamento - "Migliori" antenne in caso di interferenze
- Requisiti di potenza maggiori - Maggiore influenza della variazione della resistenza elettrica
- Maggiore autoriscaldamento dovuto a un flusso di corrente maggiore rispetto agli estensimetri con resistenza alta  

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