Perché la parametrizzazione esatta di una misurazione con estensimetri elettrici è fondamentale

Il fattore di trasduzione è il rapporto tra la deformazione misurata e la variazione relativa nel ponte che può essere misurata con un dispositivo dedicato che supporta i ponti di Wheatstone, come QuantumX MX1615B di HBM.

In generale, il fattore di trasduzione degli estensimetri elettrici dipende dal materiale del reticolo e varia tra 2.0 (reticolo in constantana, usato nelle serie Y di HBM) e 2.2 circa (reticolo in Modco, usato nelle serie M di HBM).

Un fattore di trasduzione alto fa aumentare il segnale in uscita del ponte di Wheatstone; un fattore di trasduzione basso lo fa diminuire:

Se il software imposta un fattore di trasduzione sbagliato, la misurazione della deformazione non sarà precisa. Per questo motivo, il fattore di trasduzione viene indicato su ogni lotto o confezione di estensimetri HBM.

Immagine: Specifica estensimetri

L’esperimento seguente mostra l’errore generato dall’uso di un fattore di trasduzione sbagliato.

Consideriamo una catena di misura costituita da un estensimetro elettrico lineare LY41-3/120, collegato con 3 fili al modulo di amplificatore di ponte MX1615B e al software EVIDAS di HBM. Il test viene eseguito a temperatura ambiente.

 

Nella prima prova, il fattore di trasduzione è impostato a 2.0.

L’estensimetro è installato su una trave a flessione e viene generato il segnale seguente:

Come descritto in precedenza, il fattore di trasduzione di un estensimetro varia leggermente da quello del lotto. È importante conservare le specifiche dell’estensimetro, compresi i dati sul fattore di trasduzione, o salvare tutti i dati nel database del sensore (come dati digitali effettivi e/o file PDF completo). A una prima occhiata, sembra che 2.0 o 2.06 non faccia una grande differenza; l’esperimento seguente, però, mostra che se non si considera il fattore di trasduzione corretto, si ottiene un errore di misura significativo.

 

Per questo test, vengono installati due estensimetri dello stesso lotto; un canale con ponte di Wheatstone viene parametrizzato con un fattore di trasduzione 2.0 e l’altro con 2.06. Nel caso di deformazioni leggere, i due grafici sono quasi sovrapposti. Se la deformazione è maggiore, invece, i risultati sono chiaramente molto diversi.

Osservando più da vicino il segnale di misura, si nota chiaramente che la differenza non è trascurabile.

 

Con un fattore di trasduzione pari a 2.0, viene misurata una deformazione di 5784µm/m (deformazione ~0,578%), mentre con un fattore di trasduzione pari a 2.06, viene misurata una deformazione di 5618µm/m (~0,562%). La differenza risulta quindi essere di 166µm/m!

 

In termini di errore di misura relativo, è un valore pari a 2,8%.

Questo esperimento mostra che una parametrizzazione corretta è indispensabile per ottenere misurazioni precise. Questo concetto è valido anche per quanto riguarda le influenze derivanti dall’ambiente o dall’installazione, come ad esempio la temperatura del punto di misura, la resistenza al contatto, la temperatura ambiente intorno ai cavi e l’interferenza elettromagnetica generale e specifica del dispositivo con l’estensimetro e i cavi.

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