Che cos'è un estensimetro e come funziona?

Cosa misurano gli estensimetri?

La prima cosa da capire quando si parla di estensimetri è cosa misurano. Un estensimetro è un sensore la cui resistenza elettrica misurata varia al variare della deformazione. La deformazione è la deformazione o spostamento del materiale che risulta da una sollecitazione applicata. La sollecitazione è la forza applicata a un materiale, divisa per l'area della sezione trasversale del materiale. Celle di carico sono progettati per concentrare lo stress attraverso gli elementi della trave in cui si trovano gli estensimetri. Gli estensimetri convertono la forza applicata, la pressione, la coppia, ecc., in un segnale elettrico che può essere misurato. La forza provoca la deformazione, che viene quindi misurata con l'estensimetro mediante una variazione della resistenza elettrica. Quindi la misurazione della tensione viene raccolta utilizzando dati di acquisizione.

esempio-diagramma-estensimetro

 

Come si misura la deformazione?

Ora che il processo di misurazione della deformazione è stato stabilito, il passo successivo quando si utilizzano gli estensimetri è ottenere dati utili. L'estensimetro deve essere collegato a un circuito elettrico in grado di rispondere con precisione ai minimi cambiamenti di resistenza associati alla deformazione. È possibile utilizzare più estensimetri in un circuito a ponte diviso per misurare piccoli cambiamenti nella resistenza elettrica. Questo è chiamato ponte di Wheatstone. In una configurazione a ponte di Wheatstone, viene applicata una tensione di eccitazione attraverso il circuito e la tensione di uscita viene misurata su due punti al centro del ponte. Quando non c'è carico che agisce sulla cella di carico, il ponte di Wheatstone è bilanciato e la tensione di uscita è zero. Qualsiasi piccolo cambiamento nel materiale sotto l'estensimetro provoca un cambiamento nella resistenza dell'estensimetro mentre si deforma con il materiale. Ciò fa sì che il ponte venga sbilanciato, con conseguente variazione della tensione di uscita. Come affermato in precedenza, il cambiamento di resistenza è minimo, il che significa che è spesso necessaria l'amplificazione del segnale per determinare correttamente i cambiamenti. Il processo di amplificazione rafforza le variazioni del segnale di deformazione; tuttavia, porta anche a rilevare anche più rumore indesiderato nel segnale. Il condizionamento del segnale filtra il rumore in eccesso, garantendo dati accurati e comprensibili. 

diagramma dell'estensimetro del ponte di wheatstone

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Immagine in primo piano per gentile concessione di Cristiano V. / CC BY.