Scegliere il giusto Accelerometro

Accelerometri Piezoelettrici in carica

Gli accelerometri piezoelettrici impiegano un sistema massa-molla per generare una forza equivalente all’ampiezza e alla frequenza della vibrazione. La forza è applicata all’elemento piezoelettrico che produce una carica proporzionale al movimento vibratorio. Il design unico degli accelerometri piezoelettrici della Brüel & Kjær consente di ottenere alte frequenze di risonanza e robustezza rendendo questi accelerometri idonei per usi generali. L’eccezionale caratteristica di alta frequenza è, inoltre, ideale per applicazioni in cui è necessario analizzare anche gli elevati campi di frequenza come nel caso di analisi di ingranaggi, monitoraggio di turbine o macchine rotanti ad alta velocità. I materiali piezoelettrici sono auto generanti e perciò non richiedono alcuna alimentazione esterna. Sono in grado di lavorare ad alta temperatura ma sono limitati dalla scarsa sensibilità di uscita (caratteristica tipica di un qualsiasi trasduttore basato sul sistema massa-molla). Molti accelerometri con risposta in alta frequenza non sono smorzati: la presenza di armoniche di alta frequenza generate dalla struttura vibrante in misura causa la risonanza dell’accelerometro con la conseguente condizione di sovraccarico dell’elettronica associata. La frequenza di risonanza dell’accelerometro dovrebbe, perciò, essere sufficientemente più elevata della massima frequenza del sistema vibrante.

Accelerometri IEPE

Gli accelerometri IEPE sono accelerometri piezoelettrici con un preamplificatore integrato in grado di fornire un segnale di uscita sotto forma di modulazione della tensione di alimentazione. Gli accelerometri IEPE della Brüel & Kjær sono particolarmente idonei per la misura di vibrazioni su piccole strutture. La loro elevata sensibilità di uscita, l’elevato rapporto segnale/disturbo e il grande campo di frequenza di risposta li rendono indicati sia per misure generiche sia per misure di alta frequenza. Questi accelerometri leggeri e di basso costo presentano una sensibilità di uscita maggiore rispetto agli accelerometri piezoelettrici (privi dell’amplificatore integrato). Sono ermeticamente sigillati per essere protetti dalla contaminazione ambientale, hanno bassa suscettibilità alle radiazioni elettromagnetiche e bassa impedenza di uscita legata all’alimentatore esterno in corrente. La bassa impedenza di uscita vi consente di impiegare cavi coassiali poco costosi. Gli accelerometri IEPE non sono smorzati e questo richiede la messa in opera di misure idonee ad evitarne la risonanza col conseguente sovraccarico.

Accelerometri Piezoresistivi

Gli accelerometri piezoresistivi cambiano la resistenza elettrica in modo proporzionale alle forze meccaniche applicate. Il sensore monolitico dell’accelerometro comprende un fermo meccanico e offre una robustezza eccezionale mantenendo un elevato rapporto segnale/disturbo. Questa famiglia di accelerometri è idonea per la misura di movimento, di vibrazioni ed urti di bassa frequenza ed è stato specificatamente progettato per il crash test, le prove di flutter, le prove su strada, le misure biodinamiche e tutte le applicazioni simili che richiedono la minima massa e un’ampio campo di frequenza di risposta. Possono anche essere impiegati per prove di shock di sistemi o strutture leggeri secondo la norma SAEJ 211 (strumentazione antropomorfica). Con un campo di frequenza che parte da 0 Hz (accelerazione statica) gli accelerometri sono ideali per misurare transitori molto lunghi. Per molte di queste applicazioni la sensibilità è sufficientemente elevata da non richiedere la preamplificazione del segnale di uscita.
Gli accelerometri piezoresistivi dispongono di uno smorzamento minimo e pertanto non producono una variazione di fase alle basse frequenze. Ci sono, tuttavia, altri problemi legati alle misure in bassa frequenza per i quali devono essere adottate le necessarie precauzioni.

Accelerometri a Capacità Variabile

Negli accelerometri a capacità variabile un unico microsensore a capacità variabile forma un dispositivo capacitivo a facce piane e parallele. Il risultato è un sensore che risponde a partire dalla DC con smorzamento caratteristico stabile e campodi frequenza di risposta ottimizzato oltre ad una robustezza che lo rende resistente ad elevati shock e livelli di accelerazione. Gli accelerometri a basso g sono perfetti per misurare il movimento e le vibrazioni a bassa frequenza e sono idonei per misure di monitoraggio di traiettoria, la valutazione della struttura di veicoli/aeromobili, la valutazione delle sospensioni e dei sistemi frenanti di veicoli. Lo smorzamento a gas e il fermo meccanico interno garantiscono che il microsensore dell’accelerometro resiste agli urti e alle accelerazioni ad alto g. In caso di prove ad alto g spesso capita che il sensore si danneggia: vi consigliamo, perciò, di sovrastimare il livello massimo di shock nella scelta del vostro accelerometro per misure di shock. Come regola generale: più vicino l’accelerometro si trova rispetto alla sorgente (esplosione o impatto) maggiore sarà il livello g di ingresso. È, inoltre, consigliato il collegamento elettrico a filo saldato per effetto del modesto peso anche se una particolare attenzione deve essere posta nel maneggiare questi collegamenti così delicati.