Estensimetri

Strain gauge per l'analisi sperimentale delle sollecitazioni

Gli estensimetri, in inglese strain gauge o strain gage, sono sensori di deformazione che misurano le deformazioni superficiali di una struttura per ricavarne, tramite calcolo, le sollecitazioni. Applicati sulla superficie del componente in prova, traducono la deformazione in una variazione di resistenza elettrica proporzionale, che un circuito a ponte di Wheatstone rileva con grande precisione. La risposta è istantanea e permette di misurare sia le deformazioni statiche sia quelle dinamiche. Sono lo strumento di riferimento nell'analisi sperimentale delle sollecitazioni, dove servono accuratezza, ripetibilità e affidabilità nel tempo.

Come funziona un estensimetro

Un estensimetro a resistenza è costituito da una sottile griglia metallica applicata su un supporto flessibile, incollata sulla superficie del componente. Quando la struttura si deforma, la griglia segue la deformazione e la sua resistenza elettrica varia in modo proporzionale. Questa variazione, molto piccola, viene rilevata inserendo l'estensimetro in un circuito a ponte, che la converte in un segnale di tensione misurabile. Il rapporto tra variazione di resistenza e deformazione, noto come fattore di taratura, permette di risalire con precisione alla sollecitazione agente sul materiale.

Dove si utilizzano gli estensimetri

Gli estensimetri sono impiegati ovunque sia necessario conoscere lo stato di sollecitazione reale di un componente. Nell'analisi sperimentale delle sollecitazioni servono a validare i modelli di calcolo, verificare la resistenza strutturale e prevedere la vita a fatica di un pezzo. Trovano applicazione nel settore aerospaziale, automotive, nell'ingegneria civile per il monitoraggio di ponti e strutture, e nella ricerca sui materiali. La stessa tecnologia è alla base della costruzione di celle di carico e di trasduttori di forza, coppia e pressione, dove l'estensimetro diventa l'elemento sensibile dello strumento.

Come scegliere l'estensimetro

La scelta dell'estensimetro più adatto parte sempre dall'applicazione: il tipo di sollecitazione da misurare, la direzione delle tensioni, lo spazio disponibile sul componente e le condizioni ambientali di prova. Parametri come la lunghezza e la geometria della griglia, la combinazione supporto-lega, la resistenza elettrica e l'autocompensazione termica determinano l'accuratezza della misura in ciascun contesto. Una corretta installazione richiede inoltre gli accessori di incollaggio e protezione idonei. Quando l'estensimetro serve come elemento sensibile per la costruzione di sensori per trasduttori, valgono criteri di selezione specifici, orientati alla stabilità e alla ripetibilità.

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FAQ

Non c'è alcuna differenza: estensimetro e strain gauge (o strain gage) sono lo stesso dispositivo, indicato con il termine italiano o con quello inglese. Si tratta di un sensore di deformazione che misura le deformazioni superficiali di una struttura convertendole in una variazione di resistenza elettrica proporzionale, poi rilevata da un circuito a ponte di Wheatstone.

Un estensimetro a resistenza è formato da una griglia metallica su un supporto flessibile, incollata sulla superficie del componente. Quando la struttura si deforma, la griglia varia la propria resistenza elettrica in modo proporzionale alla deformazione. Inserendo l'estensimetro in un ponte di Wheatstone, questa variazione viene convertita in un segnale di tensione misurabile, da cui si ricava la sollecitazione agente.

Un estensimetro misura la deformazione superficiale di un materiale, cioè la variazione relativa di lunghezza causata da una sollecitazione. Dalla deformazione misurata, applicando le proprietà del materiale, si risale alla tensione meccanica agente sul componente. È lo strumento di riferimento nell'analisi sperimentale delle sollecitazioni per misure statiche e dinamiche.

La stress analysis, o analisi sperimentale delle sollecitazioni, è l'insieme delle tecniche che misurano lo stato di tensione reale di un componente sottoposto a carico. Gli estensimetri ne sono lo strumento principale: applicati nei punti critici della struttura, forniscono i dati necessari a validare i calcoli di progetto e a verificare la resistenza e la durata del pezzo.

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