Accelerometro

Accelerometro

Un accelerometro è uno strumento di misura in grado di rilevare e/o misurare l’accelerazione, effettuando il calcolo della forza rilevata rispetto alla massa dell’oggetto (forza per unità di massa). Pertanto il principio di funzionamento di un accelerometro si basa sulla rilevazione dell’inerzia di una massa quando viene sottoposta ad un’accelerazione.

La massa viene sospesa ad un elemento elastico, mentre un qualche tipo di sensore ne rileva lo spostamento rispetto alla struttura fissa del dispositivo. In presenza di un’accelerazione, la massa (che è dotata di una propria inerzia) si sposta dalla propria posizione di riposo in modo proporzionale all’accelerazione rilevata. Il sensore trasforma questo spostamento in un segnale elettrico acquisibile dai moderni sistemi di misura.

Campi di applicazione degli accelerometri

Gli accelerometri trovano impiego in molte delle applicazioni moderne sia in campo domestico che industriale o professionale. Un accelerometro viene utilizzato principalmente per misurare le vibrazioni e le oscillazioni che si possono sviluppare sui macchinari e negli impianti, viene spesso utilizzato anche per lo sviluppo di nuovi prodotti. Determinando la relazione di fase e ampiezza di vibrazioni di vari punti di una struttura (analisi modale), si possono ricavare importanti informazioni sull’integrità di un sistema. L’accelerometro  può fornire dati per i seguenti parametri delle vibrazioni: accelerazione, velocità e spostamento. Con tutte queste informazioni è possibile individuare con precisione le caratteristiche della vibrazione oggetto di studio.

L’accelerometro può essere portatile oppure da installazione fissa, cosi come può disporre anche di una memoria per archiviare i dati misurati. Solitamente l’accelerometro viene consegnato con un certificato di taratura di fabbrica, è comunque possibile richiedere, opzionalmente, anche una certificazione ISO per poter dare anche valore legale alle misure.

La misura delle vibrazioni di edifici e ponti permette di stabilire deterioramenti a seguito di terremoti, o ancora, nelle prove d’urto, gli accelerometri sono utilizzati per stabilire i livelli di impatto.

Infine, di particolare importanza sono le applicazioni aeronautiche e spaziali. Nel passato un accelerometro molto usato era quello a trasformatore differenziale costituito in pratica da un LVDT (linear variable differential transformers) dotato di molla e ammortizzatore al quale veniva ancorata una massa nota. Tuttavia, la presenza di masse mobili di entità non indifferente, comporta per questi accelerometri una ridotta banda passante (tipicamente di 100 Hz), un ridotto campo di misura (minore di 100 g) insieme ad una scarsa affidabilità.

Tipologie e classificazione degli accelerometri

Gli accelerometri possono essere suddivisi in base alla tipologia di misurazione che andranno ad effettuare, ossia: per misure di accelerazione statica, oppure per misure di accelerazione dinamica.

Gli accelerometri per misure di accelerazione statica sono in grado di rilevare dalle accelerazioni continue e statiche (cioè grandezza d’ingresso con frequenza a 0 Hz) fino ad accelerazioni che variano con frequenze basse (normalmente fino a 500 Hz). Presentano dunque una banda passante con una caratteristica passa basso. Questa caratteristica è tipica degli accelerometri realizzati con il principio estensimetrico, LVDT o capacitivi. Esempi d’applicazione per questi strumenti sono misure d’accelerazione gravitazionale, d’accelerazione centrifuga, di un veicolo in movimento, nella guida inerziale.

Gli accelerometri per misure di accelerazione dinamica sono dei dispositivi che non sono in grado di rilevare accelerazioni statiche (ad esempio l’accelerazione gravitazionale), ma sono in grado di rilevare le accelerazioni che variano nel tempo, ad esempio quelle generate da oggetti che vibrano o quelle che si generano negli urti. La banda passante di questi strumenti può andare da qualche Hz a 50 kHz. Presentano una caratteristica passa banda. Tipici accelerometri di questo tipo sono quelli realizzati con tecnologia piezoelettrica.

Gli accelerometri si possono anche classificare a seconda del principio di funzionamento del sensore di posizione. Gli accelerometri attualmente più utilizzati sono quelli di tipo piezoelettrico e di tipo MEMS. Ecco qui di seguito una lista delle principali tipologie di accelerometri in commercio:

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