Questo articolo spiega cos’è un estensimetro e a cosa serve. Quindi imparerai a conoscere i diversi tipi di estensimetri, come viene utilizzato un estensimetro e i suoi vantaggi e svantaggi.
Cos’è un estensimetro?
Un estensimetro , o estensimetro , è un sensore che converte la deformazione di un materiale in una variazione della resistenza elettrica. Un estensimetro è quindi uno strumento utilizzato per misurare la deformazione di un materiale.
Gli estensimetri possono essere utilizzati anche per determinare la pressione, il carico, la coppia o la posizione di un materiale.
Il funzionamento dell’estensimetro si basa sull’effetto piezoresistivo, che è una proprietà fisica che possiedono alcuni materiali e che modifica il valore della loro resistenza elettrica a seconda dello stress meccanico a cui sono sottoposti. Di seguito vedremo nel dettaglio come funziona l’estensimetro.
In generale, gli estensimetri sono piccoli e duri. Inoltre, sono solitamente realizzati con leghe metalliche, come alluminio o nichel, o elementi semiconduttori, come silicio o germanio.
Inoltre, affinché l’estensimetro possa misurare correttamente, è importante che il produttore indichi le caratteristiche di misurazione dell’estensimetro, come la temperatura operativa, la resistenza dell’estensimetro o il test di fatica.
Tipi di estensimetri
Ora che conosciamo la definizione di estensimetro, vediamo quali sono i diversi tipi di estensimetri:
- Estensimetri metallici – Si tratta di estensimetri realizzati in lega metallica. Questi tipi di estensimetri sono generalmente sottili e sottili. Inoltre, misurano la deformazione del materiale derivante dal cambiamento di lunghezza che subiscono.
- Estensimetri a resistenza : questo tipo di estensimetri aumenta la propria resistenza quando deformato, tanto che, grazie al ponte di Wheatstone, questa variazione di resistenza può essere convertita in tensione e, quindi, determinare la deformazione del materiale.
- Estensimetri capacitivi : questa tipologia di estensimetri sono associati a caratteristiche geometriche e consentono di misurare sollecitazioni e deformazioni.
- Estensimetri fotoelettrici : il funzionamento di questo tipo di estensimetri si basa sulla misurazione della deformazione in base alla quantità di luce che raggiunge una fotocellula. In modo che a seconda dell’allungamento del calibro, più o meno energia luminosa arriva alla cella e, quindi, si può determinare la deformazione del materiale.
- Estensimetri a semiconduttore : questo tipo di estensimetri è costituito da un componente semiconduttore che consente di misurare la deformazione. Sono generalmente di dimensioni più piccole, ma possono sopportare deformazioni molto grandi.
Come funziona un estensimetro
Gli estensimetri sono componenti elettrici che devono essere incollati all’oggetto di cui si vuole studiare la deformazione. Questo è il motivo per cui generalmente includono una parte adesiva in modo che possano essere facilmente posizionati sull’oggetto.
Tieni presente che la deformazione di un oggetto è dovuta alla forza meccanica, sia esterna che interna. Pertanto, se si conoscono lo stress meccanico e le proprietà del materiale, è possibile calcolarne la deformazione.
Il funzionamento di un estensimetro si basa sulla piezoresistività, che è una proprietà che possiedono alcuni materiali e che modifica il valore della loro resistenza elettrica a seconda dello stress meccanico a cui sono sottoposti.
Così, grazie all’effetto piezoresistivo, uno sforzo meccanico può essere trasformato in energia elettrica e, di conseguenza, si può determinare la deformazione di un oggetto.
Nella maggior parte dei casi, la deformazione subita dall’oggetto è molto difficile da misurare manualmente, perché si tratta di deformazioni molto piccole. Utilizzando però la corrente elettrica è possibile conoscere l’entità di queste deformazioni.
Vantaggi e svantaggi degli estensimetri
Vantaggi degli estensimetri:
- Gli estensimetri sono molto semplici e facili da usare.
- Sono piccoli strumenti.
- In generale, gli estensimetri possono essere utilizzati con corrente continua o alternata.
- La misurazione effettuata da un estensimetro non è influenzata da un campo magnetico.
Svantaggi degli estensimetri :
- Molti fattori ambientali possono influenzare la misurazione effettuata dall’estensimetro.
- Questi sono normalmente dispositivi instabili.
- Con il passare del tempo l’estensimetro perde la presa, rendendone difficile l’utilizzo.
- Il segnale di uscita del misuratore è debole.
- I cambiamenti di temperatura possono influenzare gli estensimetri.
- La sollecitazione esercitata non può far sì che l’estensimetro superi il suo limite elastico.
Applicazioni degli estensimetri
L’estensimetro ha molte applicazioni in ingegneria, tra cui:
- Nelle strutture, per misurare la deformazione di ponti, infrastrutture, gru, ecc.
- Nell’industria l’estensimetro viene utilizzato principalmente per effettuare prove di resistenza su motori, pompe, macchine, ecc.
- Gli estensimetri vengono utilizzati anche in robotica, ad esempio per misurare lo sforzo esercitato da un robot quando afferra un oggetto.
- In edilizia, l’estensimetro viene utilizzato per verificare l’assestamento del calcestruzzo al momento della costruzione.
- Nell’industria aerospaziale, gli estensimetri vengono utilizzati per misurare il carico strutturale degli aerei e calcolare la deflessione delle loro ali.