Come misurare la deformazione meccanica con un sistema di acquisizione dati (DAQ)

+ Sistema di acquisizione dati

Caratterizzare la deformazione meccanica nei punti di prova

La misurazione meccanica della deformazione richiede il rilevamento di variazioni molto piccole in un estensimetro mentre una struttura si allunga, si comprime o si flette sotto un carico meccanico applicato. Una misurazione con estensimetro si basa sulla relazione tra la deformazione fisica e la conseguente variazione della resistenza elettrica. La variazione misurata può essere piccola rispetto alla resistenza nominale dell’estensimetro, pertanto la prova deve tenere conto del fattore di calibrazione, della resistenza del cablaggio, dell’offset iniziale, del posizionamento del sensore e della direzione meccanica della deformazione applicata. Quando diversi estensimetri sono fissati in punti diversi di una struttura, ciascun punto di misura può essere sottoposto a una combinazione diversa di deformazione da trazione, compressione, assiale o a flessione. L’acquisizione multicanale delle deformazioni deve preservare queste risposte individuali, in modo che gli ingegneri possano confrontare la deformazione su tutta la struttura anziché considerare il provino come un unico punto di misura.

La misurazione della deformazione tramite ponte introduce ulteriori variabili, poiché l’estensimetro fa parte di un ponte di Wheatstone la cui uscita varia al variare della resistenza di uno o più elementi estensimetrici attivi. Le configurazioni a quarto, mezzo e pieno ponte producono risposte elettriche diverse a seconda del numero e dell’orientamento degli estensimetri attivi. La tensione di eccitazione, il bilanciamento del ponte, gli effetti della temperatura, la resistenza dei cavi, il fattore di calibrazione e il riferimento non deformato influenzano tutti il risultato misurato. In una misurazione della deformazione tramite acquisizione dati (DAQ), è necessario rilevare ripetutamente piccole variazioni dell’uscita del ponte mentre il carico meccanico cambia nel tempo. Gli ingegneri potrebbero inoltre dover confrontare le misurazioni provenienti da diversi estensimetri contemporaneamente o in sequenza per determinare come la deformazione si propaga attraverso il provino. La misurazione della deformazione meccanica risultante dipende quindi da condizioni di misurazione degli estensimetri costanti, da valori di riferimento stabili e da un’acquisizione ripetibile in ogni punto monitorato.

Soluzione DAQ per la misurazione della deformazione meccanica

L'esecuzione di una prova di deformazione richiede il collegamento degli estensimetri ai canali di misura, la definizione dei parametri degli estensimetri e del ponte, la definizione di un riferimento a carico zero e l'acquisizione delle misure al variare del carico meccanico. Un sistema DAQ Keysight con un multiplexer compatibile fornisce l'infrastruttura di misura per la misurazione diretta della deformazione e della deformazione a ponte su più punti di prova. Gli ingegneri possono configurare i canali di misura degli estensimetri per misurazioni dirette basate sulla resistenza o per configurazioni a quarto, mezzo e pieno ponte, a seconda della disposizione dei sensori. Per le misurazioni a ponte, la configurazione di prova utilizza una tensione di eccitazione esterna e il fattore di misura e i parametri del ponte appropriati per convertire la risposta del ponte misurata in deformazione. Il sistema DAQ può stabilire un offset di deformazione che rappresenta la condizione senza carico e applicare tale riferimento durante le misurazioni successive. L’acquisizione multicanale della deformazione consente quindi agli ingegneri di monitorare le risposte a trazione, compressione, assiali o a flessione in diverse posizioni, registrando al contempo i dati risultanti relativi alla misurazione della deformazione meccanica.

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