A&T 2015: focus sulla taratura degli strumenti di misura, sensori e testing

Dopo l’ottimo risultato ottenuto durante la scorsa edizione anche per il 2015 Affidabilità & Tecnologie punterà molto sul focus della taratura degli strumenti di misura, sui sensori e sul testing.

Alla nona edizione di A&T (22-23 Aprile 2015 – Torino, Lingotto Fiere), ACCREDIA conferma la sua presenza con l’annuale incontro dei Centri di Taratura accreditati. Tutti i Visitatori della manifestazione, interessati alla riferibilità degli strumenti di misura, sono invitati a partecipare a questo incontro.

Una presenza che conferma la positiva evoluzione delle sinergie fra la manifestazione (leader in Italia nell’ambito delle Misure, Prove e Controlli) e ACCREDIA (Ente Unico di Accreditamento nazionale). ACCREDIA, inoltre, sarà presente ad A&T 2015 con un proprio ampio stand, che funzionerà come utile sportello informativo per i visitatori, e contribuirà con le proprie conoscenze ed esperienze al programma contenutistico della manifestazione, in qualità di “main partner” in grado di orientare e arricchire il programma contenutistico.

Saranno presenti alla manifestazione circa 300 Espositori tra i quali numerose Aziende espositrici fornitrici di tecnologie dedicate alla taratura degli strumenti di misura. Di seguito vediamo nel dettaglio l’articolo di PCB Piezotronics, presentato da Stefano PriolettaApplication and Sales Engineer il quale ci espone tre metodi facili e veloci per validare le misure in campo. Un Caso Applicativo concreto che potrete ritrovare anche durante la manifestazione Affidabilità & Tecnologie 2015 (22-23 Aprile – Torino, Lingotto Fiere)

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L’importanza della taratura ai fini della competitività

Il prodotto che subisce processi di trasformazione, soprattutto se oggetto di transazioni commerciali, dev’essere sottoposto a misurazioni accurate e riferibili delle proprie caratteristiche fisiche, tali da garantirne la qualità, affidabilità e conformità a norme e specifiche.

La taratura degli strumenti di misura, quindi, è l’operazione con la quale si garantisce la riferibilità dei risultati da essi ottenuti. Ecco perchè è di fondamentale importanza la manutenzione e la taratura perioda degli strumenti di misura impiegati in azienda.

Accelerometri: 3 metodi per validare la taratura in campo. Caso Applicativo di PCB Piezotronics

Nulla è più frustrante che eseguire una misura di vibrazioni sul campo e vedere che i dati non “quadrano” con quello che ci aspetteremmo in quella particolare situazione.

Indipendentemente dalla complessità della misura (un’indagine modale su larga scala su una struttura aerospaziale o cablaggi lunghi e tortuosi per automazioni 4-20 mA), quando i dati non sembrano corretti è estremamente utile poter fare un salto indietro alla base del segnale con un metodo noto di taratura e/o di verifica in campo della catena di misura.

Vediamo nel dettaglio quali sono i 3 metodi, presentati da PCB Piezotronics (maggiori dettagli sul sito dell’azienda), per validare le misure in campo. I primi due sono estremamente semplici, convenienti e si basano sulla forza di gravità; mentre il terzo, ugualmente semplice e veloce, fornisce il vantaggio di una validazione del segnale che tiene conto di frequenze e ampiezze.

In primo luogo, cerchiamo di identificare il tipo di accelerometro che si sta utilizzando. Se ha una risposta statica o DC, allora è probabile che si tratti di un accelerometro con elemento sensibile alle vibrazioni di tipo piezoresistivo (PR) o a capacità variabile (VC) o più comunemente un MEMS (silicio inciso con “Micro Electro Mechcanical Structures“). In questo caso la verifica è molto facile. Capovolgendo il sensore si crea un’accelerazione di 2g: +1g quando il sensore è diritto e -1g quando è capovolto. Dividendo a metà il valore di ΔV risultante dalle due posizioni si è in grado di validare la risposta del sensore su un 1g di riferimento.

Prioletta_Fig1

Se invece stiamo utilizzando accelerometri il cui elemento sensibile alla vibrazione è costituito da una massa di cristallo che sfrutta l’effetto piezoelettrico, il metodo sopra descritto non è applicabile. Questi accelerometri, detti piezoelettrici (PE), possono essere realizzati senza elettronica interna (uscita in carica) e accoppiati a un amplificatore di carica da laboratorio che serve per il condizionamento del segnale e la conversione dell’uscita in tensione a più bassa impedenza.

Un’alternativa più semplice ed economica è rappresentata dagli accelerometri ICP® (Integrated Circuit Piezoelectric electronics) dove il circuito di conversione è direttamente alloggiato all’interno del sensore e utilizza una tensione di eccitazione fornita da un diodo a corrente costante. In questo caso l’uscita dell’accelerometro è direttamente in tensione.

Entrambi gli accelerometri rappresentano sistemi AC-coupling che rispondono alle variazioni dinamiche di accelerazione con una propria Discharge Time Constant (DTC) e pertanto, non possono essere tarati mediante il metodo descritto sopra. Per questi sensori, sensibili alla sola componente dinamica dell’accelerazione, si usa un semplice dispositivo “a caduta”, che consente una sospensione statica dell’accelerometro seguita da una caduta libera che sfrutta la gravità terrestre. Dalla step function risultante dal segnale di uscita del sensore è possibile tarare la catena di misura sfruttando direttamente il cambiamento di gravità di 1g dalla sospensione statica (-1 g) alla caduta libera (0 g).

Questo secondo metodo, come il primo, non fornisce però informazioni in termini di frequenza.

Prioletta_Fig2

Il terzo e ultimo metodo consente, invece, di eseguire un test completo in campo della catena di misura. Per fare ciò è necessario dotarsi di un calibratore portatile. Si tratta di una sorgente di vibrazioni che emette un segnale noto in termini di ampiezza e frequenza.

Una prima soluzione è rappresentata da un semplice calibratore portatile a singola frequenza (159,2 Hz) e singola ampiezza (1 g). Tuttavia, per una più completa e professionale validazione è consigliato l’utilizzo di un calibratore portatile di precisione multi ampiezza (fino a 20 g) e multi frequenza (da 7 Hz a 10 kHz). In questo caso la catena di misura può essere tarata a varie ampiezze verificando la linearità – scoprendo eventuali problemi come il clipping oppure convalidare la sensibilità a basse, medie e alte frequenze (verificando la DTC, il montaggio e l’integrità meccanica del sensore).

Un ulteriore vantaggio, rappresentato dalla possibilità di selezionare differenti livelli di ampiezza, permette di verificare sul posto i livelli d’allarme del sistema di monitoraggio (spesso impossibili da simulare).

Prioletta_Fig3

Ciascuno di questi metodi può aiutare a stabilire il corretto funzionamento della catena di misura e verificarne i livelli di uscita, assicurando la bontà dei dati, riducendo i tempi di verifica e aumentando il grado di confidenza dei risultati prodotti.