PRESENTAZIONE DEI MISURANDOPRESENTAZIONE DEI DATI

Modello generale di trasduttore

Come leggere la scheda tecnica di

un trasduttore

Informazioni sulle caratteristiche fisiche

Dati numerici

Modello generale di trasduttore

Catena di misura Sistema di misura

PRESENTAZIONE DEI

TRASDUTTORE

Segnale elettrico Strumento di misura

MISURANDO

SENSORE SONDA

Condizionamento e Amplificazione

Sistema di acquisizione

- ADC

- Filtri

PRESENTAZIONE DEI DATI

“sonda”:

parte esterna del sensore o del trasduttore, di solito portatile

“sensore”:

elemento del trasduttore direttamente affetta dal misurando

“trasduttore”:

dispositivo che fornisce in uscita una quantità che dipende dall’intensità del misurando

“strumento di misura”:

dispositivo che viene utilizzato per eseguire delle misurazioni,

Terminologia Terminologia

dispositivo che viene utilizzato per eseguire delle misurazioni, da solo o collegato ad altri dispositivi

“sistema di misura”:

insieme degli strumenti di misura e di tutti gli altri dispositivi necessari allo svolgimento e realizzazione della misurazione

“catena di misura”:

serie degli elementi che compongono il sistema di misura e che costituiscono il percorso dall’ingresso all’uscita del segnale

Modello Generale di Trasduttore

Sonda:

opzionale, esterna, parte del sensore o del trasduttore direttamente a contatto col misurando o immerso in esso, di solito portatile or staccabile.

Esempio:

Esempio:

le sonde per misurare il contenuto di umidità sono costituite da una coppia di elettrodi che vengono inseriti nel materiale di cui si vuole misurare l’umidità.

NB:

in alcuni campi i termini sonda e sensore sono utilizzati come sinonimi, poiché in alcuni sensori comuni, come le termocoppie, la sonda è il

sensore.

sonde

Modello Generale di Trasduttore

Sensore:

parte principale del trasduttore, direttamente affetta dal misurando e dal principio di misura

Esempi:

Esempi:

Il flussimetro del rotore di una turbina;

la bobina sensibile di una PT100. Nei piezoaccelerometri il sensore è un blocco di quarzo eccitato grazie per mezzo della compressione esercitata da una piccola massa interna al

trasduttore, che in questo caso è composto dal sensore e dal circuito necessario al trasferimento in uscita delle cariche.

Modello Generale di Trasduttore

Trasduttore:

dispositivo che fornisce in uscita una grandezza che dipende

dall’intensità del misurando.

Di solito la relazione fra misurando e uscita è lineare, ma non sono

uscita è lineare, ma non sono esclusi altri tipi di relazione.

Esempio:

nei potenziometri il trasduttore è l’insieme del cursore (sensore) che scorre su una resistenza fissa e del circuito di

alimentazione e misura.

Modello Generale di Trasduttore

CONDIZIONAMENTO STRUMENTO DI MISURA

SISTEMA DI MISURA

SONDA*

*non esterna SENSORE

TRASDUTTORE

ACQUISIZIONE DEI DATI

Modello Generale di Trasduttore

q_in q_out

INGRESSO USCITA

TRASDUTTORE

INGRESSO USCITA

misurando visualizzazione

dati

Il modello generale di trasduttore non considera le leggi fisiche che regolano il funzionamento del

trasduttore, bensì tiene conto solo della relazione che intercorre fra ingresso (MISURANDO) ed

uscita (VISUALIZZAZIONE DATI) del trasduttore.

Modello Generale di Trasduttore

Spiega adeguatamente qualsiasi trasduttore,

indipendentemente dal principio fisico utilizzato per la misura

Consente di spiegare un trasduttore complesso

attraverso la composizione di più trasduttori elementari attraverso la composizione di più trasduttori elementari

La relazione che lo rappresenta coinvolge solo ingresso ed uscita ed è affetta da incertezza

Misura

= f(

)

Tale relazione può essere trovata nel diagramma di taratura ed è nota come curva di taratura

( ) ∑

( )

=

⋅

=

0 n

i

i

i

x

x

y α ϕ

Taratura statica: diagramma di taratura

TRANSDUCER ₁₀₀₀₀

15000 20000

-150 -100 -50 0 50 100 150

Lettura [um]

Intervallo di Misura Portata

Curva di taratura Intervallo fiduciario

-20000 -15000 -10000 -5000 0 5000

Misura [um]

Intervallo di lettura

Intervallo di Misura Portata

Full Scale Output

Taratura statica: diagramma di taratura

TRANSDUCER ₁₀₀₀₀

15000 20000

-150 -100 -50 0 50 100 150

Lettura [um]

Curva di taratura

-20000 -15000 -10000 -5000 0 5000

Misura [um]

Intervallo fiduciario

Taratura statica: diagramma di taratura

TRANSDUCER 10000

15000 20000

-150 -100 -50 0 50 100 150

Lettura [um]

-20000 -15000 -10000 -5000 0 5000

Misura [um]

1/k_s

k_s: sensibilità statica in un determinato punto della curva [output/input]

Offset: valore dell’uscita quando l’ingresso è nullo [output]

Modello Generale di Trasduttore

Sensibilità statica:

derivata prima dell’uscita del traduttore rispetto all’ingresso, quando sia ingresso che uscita

non variano nel tempo.

Offset:

Offset:

Valore costante della lettura quando l’ingresso è nullo. Se non viene corretto può indurre in errori sistematici o deviazioni (bias).

Risoluzione:

la più piccola variazione dell’ingresso che

conduce ad una variazione visibile dell’uscita

Modello Generale di Trasduttore

Sensibilità al fattore di influenza:

derivata prima dell’uscita del trasduttore rispetto al fattore interferente o di influenza, in condizioni statiche.

Linearità:

Deviazione della relazione fra ingresso ed uscita dal modello ideale ipotizzato, di solito è il principale contributo

ideale ipotizzato, di solito è il principale contributo all’incertezza.

Isteresi:

Differenza dei valori di lettura ottenuti in corrispondenza dello stesso misurando quando questo viene fatto variare in senso crescente o decrescente

Accuratezza:

Incertezza associata al trasduttore, solitamente ottenuta dalla composizione degli effetti di linearità, isteresi e ripetibilità.

Come leggere una scheda tecnica

Identificare le principali caratteristiche metrologiche:

Sensibilità statica, Offset, Fondo Scala, Risoluzione.

Verificare che siano adeguate per soddisfare le condizioni della misura.

Controllare quali connessioni vengano richieste:

Tipo di connessione, alimentazione, amplificazione and Tipo di connessione, alimentazione, amplificazione and condizionamento del segnale. Si trovano comunemente trasduttori basati su connessioni a ponte, o su principi di misurazione radiometrici e piezoelettrici

Verificare le condizioni di lavoro:

Solitamente, temperatura e vibrazioni rivestono un ruolo importante, così come il montaggio meccanico.

Come leggere una scheda tecnica

Cercare indicazioni sull’incertezza:

le informazioni fornite di solito sono l’accuratezza, gli effetti di linearità, l’isteresi e la ripetibilità.

Identificare i fattori interferenti e di influenza:

solitamente temperatura, umidità, interferenze radio are riportate come indicazioni sulla sensibilità. Si cerca di riportate come indicazioni sulla sensibilità. Si cerca di evitare un’analisi troppo dettagliata se non è richiesta.

Stima dell’accuratezza complessiva:

si combinano tutte le fonti di incertezza sommandole al quadrato.

Controllare la tracciabilità delle informazioni:

ovvero una taratura riferibile ad un centro SIT, secondo una procedura nazionale or internazionale.

Come leggere una scheda tecnica

Le schede tecniche non sono tutte uguali:

molte schede tecniche fanno riferimento a norme vecchie o a particolari regolamentazioni di campo: cercare sempre di ricostruire un modello coerente con quello generale del trasduttore raccogliendo il maggior numero di informazioni disponibili.

disponibili.

Ricordare le limitazioni del modello:

Prima di tutto il principio dell’EFFETTO DI CARICO: il misurando si modifica nel momento in cui viene misurato (il cambiamento, sebbene piccolo, è inevitabile poiché, al fine di consentire la misurazione, una parte di energia

viene tolta o ceduta al misurando)

Come leggere una scheda tecnica

Provare con i seguenti trasduttori:

Un traduttore piezoelettrico di forza

Un traduttore piezoelettrico di forza

Un trasduttore lineare di spostamento

Un trasduttore di pressione

Modello Generale di Trasduttore

q_in q_out

INPUT OUTPUT

TRANSDUCER

INPUT OUTPUT

measurand data display

Come è possibile identificare la

relazione esistente tra ingresso ed

uscita senza conoscere com’è fatto

il trasduttore che identifico con una

scatola nera?

Taratura statica: modello di trasduttore

q_in q_out

INGRESSO USCITA

TRASDUTTORE

misurando visualizzazione

dati

TARATURA: procedura che si utilizza per stimare la

relazione fra uscita e ingresso di un trasduttore quando tutte le grandezze di influenza ed interferenti sono

mantenute sotto controllo nell’intervallo di lavoro

dati

PER CONFRONTO CON UN

CAMPIONE STANDARD

PER CONFRONTO CON UN

TRASDUTTORE DI RIFERIMENTO

Taratura statica: modello di trasduttore

L’incertezza del campione standard o del trasduttore di riferimento DEVE ESSERE inferiore ad un decimo

dell’incertezza che si desidera associare al trasduttore

PER CONFRONTO CON UN CAMPIONE

STANDARD

PER CONFRONTO CON UN TRASDUTTORE DI

RIFERIMENTO

dell’incertezza che si desidera associare al trasduttore

campione standard

trasduttore di riferimento

lettura

TARATURA DIAGRAMMA DI

TARATURA

lettura risultato della

misurazione

Sistema Internazionale di unità di misura (SI)

Istituto

Nazionale di Metrologia (INRIM in Italia)

campioni del BIPM (definizioni del SI)

Standard nazionale

standard internazionale

Laboratori accreditati per la taratura (laboratori SIT in Italia)

centro di taratura aziendale

sessione di taratura in fabbrica

sistema di misura aziendale

standard di riferimento

standard di riferimento aziendale

standard di fabbrica