Estensimetro

Un estensimetro è un sensore la cui resistenza varia con la forza applicata; converte la forza, la pressione, la tensione, il peso, ecc., in una variazione di resistenza elettrica che può essere misurata.

Nozioni di base sull'estensimetro

Quando le forze esterne sono applicate ad un oggetto stazionario, si generano delle sollecitazione e delle deformazioni. Le sollecitazioni o stress sono definite come forze interne resistenti dell'oggetto, e la deformazione è definita come lo spostamento ed il cambiamento geometrico della materia in forma e dimensioni.

L'estensimetro è uno degli strumenti più importanti della tecnica di misurazione elettrica applicata alla misurazione di grandezze meccaniche. Come suggerisce il nome, è utilizzato per la misura di deformazione. Il termine tecnico "deformazione" consiste nella deformazione a trazione e a compressione, contraddistinte da un segno positivo o negativo. L'estensimetro può essere utilizzato per registrare sia l'espansione che la contrazione.

La deformazione di un corpo è sempre causata da un'influenza esterna o da un effetto interno. La deformazione potrebbe essere generata da forze, pressioni, momenti, calore, cambiamenti strutturali del materiale e da altre entità simili. Se certe condizioni sono difficili da misurare, l'effetto totale delle stesse agenti su un corpo può essere facilmente rilevato da un estensimetro. Nell'analisi sperimentale delle sollecitazioni questa funzione è ampiamente utilizzata. L'analisi sperimentale delle sollecitazioni utilizza i valori di deformazione misurati sulla superficie di un campione o di una parte strutturale della materia soggetta a sollecitazione, prevedendone la sicurezza e la resistenza. Trasduttori speciali possono essere progettati per la misurazione di forze o altre grandezze derivate, ad esempio, momenti, pressioni, accelerazioni e spostamenti, vibrazioni ed altre entità. Il trasduttore contiene generalmente una membrana sensibile alla pressione con estensimetri incollati su di esso.

L'estensimetro a foglio

Il primo estensimetro a foglio con griglia metallica è stato sviluppato nel 1938. L'estensimetro a foglio a griglia metallica è costituito da una griglia di filamento (resistenza) di circa 0,025 mm di spessore, applicata direttamente sulla superficie da un sottile strato di resina epossidica. Quando un carico viene applicato alla superficie, il conseguente cambiamento di lunghezza in superficie viene comunicato alla resistenza e la deformazione corrispondente viene misurata in termini di resistenza elettrica del filo nel foglio, che varia linearmente con la deformazione stessa. Il diaframma del foglio ed il legante adesivo devono collaborare nella trasmissione della deformazione, mentre l'adesivo deve servire anche come isolante elettrico tra la griglia e la superficie del foglio. Quando si seleziona un estensimetro, si deve considerare non solo le caratteristiche di deformazione del sensore, ma anche la sua stabilità e sensibilità alla temperatura. Purtroppo, i materiali degli estensimetri più desiderabili sono anche quelli più sensibili a variazioni di temperatura e tendono a cambiare il valore di resistenza con il trascorrere del tempo. Per le prove di breve durata, questo non è un problema serio, ma per la misura continua industriale, si deve includere la compensazione sia della temperatura che della deriva.

Estensimtro con cavi pre-collegati
Estensimetri di precisione sia con 1 mo 3 m di filo isolato attaccato per una facile installazione. La serie KFH mette a disposizione modelli lineari, rosette Tee, o 0/45/90 rosette piane.

Estensimetri per applicazioni di torsione o taglio
Estinsimetri per configurazione a mezzo ponte per applicazioni a di torsione o taglio. La loro costruzione robusta, affidabilità e flessibilità li rendono adatti per trasduttori statici e dinamici di alta precisione.

Estensimetro a griglia extra lunga per materiali disomogenei
Estensimetri a griglia extra-lunga per la misurazione della deformazione nei materiali omogenei (Calcestruzzo, materie plastiche piene, ecc)

Circuiti di misura.

Al fine di misurare la deformazione con un estensimetro a foglio, questi deve essere collegato ad un circuito elettrico che è in grado di misurare le minime variazioni nella resistenza corrispondenti alla deformazione. I trasduttori ad estensimetri generalmente impiegano quattro elementi estensimetrici elettricamente collegati a formare un circuito a ponte di Wheatstone. Un ponte di Wheatstone è un circuito a ponte diviso, utilizzato per la misura statica o dinamica di resistenza elettrica. La tensione di uscita del ponte di Wheatstone è espressa in millivolt in uscita per volt in ingresso. Il circuito di Wheatstone è anche adatto per la compensazione della temperatura. Il numero di estensimetri attivi che dovrebbero essere collegati al ponte dipende dall'applicazione. Per esempio, può essere utile collegare gli estensimetri su lati opposti di una trave, uno in compressione e l'altro in trazione. In questa disposizione, si può effettivamente raddoppiare l'uscita di lettura del ponte per la stessa deformazione. Nelle installazioni in cui tutti gli estensimetri sono collegati, la compensazione di temperatura è automatica, in quanto la variazione di resistenza dovuta a variazioni di temperatura sarà la stessa per tutti gli estensimetri del ponte.