Riassunto analitico
In questa tesi viene presentato un lavoro svolto per la configurazione e l’applicazione di un accelerometro MEMS, per valutarne l’impiego nel monitoraggio delle vibrazioni. Queste forniscono informazioni importanti sulle condizioni di funzionamento delle macchine e sono alla base di molti sistemi di diagnostica e di manutenzione predittiva. Per la loro misurazione, la grandezza di interesse è solitamente l’accelerazione, che viene misurata con gli accelerometri.
Sul mercato si possono trovare accelerometri piezoelettrici o MEMS. I primi forniscono delle misure molto accurate, hanno un’elevata sensibilità e ampi range dinamici e di frequenza; i maggiori svantaggi sono il costo, solitamente elevato, e le dimensioni, che ne rendono difficile l’integrazione in un dispositivo di rilevazione portatile. Al contrario gli accelerometri MEMS (Micro Electro-Mechanical System) sono realizzati utilizzando tecnologie costruttive simili a quelle usate per i circuiti elettronici integrati (IC) e possiedono quindi dimensioni molto ridotte e un prezzo solitamente basso. Le prestazioni sono attualmente inferiori rispetto alla tecnologia piezoelettrica; tuttavia, visti i vantaggi economici, i MEMS stanno comunque prevalendo in molte applicazioni.
Nel Capitolo 1 vengono introdotti alcuni concetti basilari sulla misura delle vibrazioni: viene illustrato il principio di funzionamento di un accelerometro, le caratteristiche costruttive di accelerometri piezoelettrici e delle due tipologie principali di accelerometri MEMS (capacitivo e piezoresistivo).
Nei Capitoli 2 e 3 viene presentata la prima fase del lavoro che ha riguardato la configurazione del sistema di acquisizione necessario per utilizzare l’accelerometro MEMS, il quale possiede un’interfaccia digitale. Nel secondo capitolo vengono spiegate le caratteristiche e le modalità di funzionamento dell’accelerometro, mentre nel terzo viene presentata la configurazione della scheda di acquisizione National Instruments myRIO programmata utilizzando LabVIEW.
Nel Capitolo 4 sono elencati i risultati delle prove fatte in laboratorio utilizzando uno shaker. In particolare, sono stati posizionati sulla tavola vibrante dello shaker l’accelerometro MEMS ed uno piezoelettrico e sono state eseguite diverse prove a varie frequenze di vibrazione. Sono stati analizzati i risultati di queste prove in MATLAB e valutate le differenze fra i dati dell’accelerometro MEMS e quelli del piezoelettrico, considerando quest’ultimo come riferimento.
Infine, nel Capitolo 5 sono elencati i risultati delle prove fatte su una pompa oleodinamica a pistoni assiali, a diverse pressioni e velocità di rotazione; sulla pompa sono stati installati due accelerometri piezoelettrici triassiali, uno piezoelettrico monoassiale e l’accelerometro MEMS testato in precedenza. Sono stati analizzati e confrontati i dati degli accelerometri piezoelettrici e del MEMS, per valutare le prestazioni di quest’ultimo nella rilevazione delle vibrazioni di una macchina .
Si è visto che l’accelerometro MEMS fornisce buoni risultati su tutto il range di frequenze, anche se i disturbi sono inevitabilmente superiori rispetto a quelli rilevati con un accelerometro piezoelettrico. Questo lavoro potrà essere utile anche per la scelta di un accelerometro MEMS adatto per il monitoraggio di una pompa oleodinamica, conoscendo le specifiche necessarie per la corretta acquisizione dei dati.
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