In molte applicazioni industriali e scientifiche, la misurazione accurata delle vibrazioni e del movimento è essenziale. Che si tratti di monitorare l’integrità strutturale di un ponte, le fondamenta di una turbina eolica o una macchina utensile di precisione, gli ingegneri si affidano agli
Cos’è un accelerometro MEMS?
MEMS è l’acronimo di Micro Electro Mechanical Systems, ovvero componenti meccanici ed elettrici miniaturizzati costruiti su un substrato di silicio.
Un accelerometro MEMS è un sensore che misura l’accelerazione lineare, la gravità e le vibrazioni utilizzando strutture meccaniche micro-lavorate integrate con circuiti elettronici.
In parole povere, combina:
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un elemento meccanico che si muove in risposta all’accelerazione,
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e un circuito elettrico che converte questo movimento in un segnale elettrico.
Questi dispositivi compatti e a stato solido sono presenti in ogni tipo di dispositivo, dagli smartphone ai droni, dai satelliti ai sistemi di monitoraggio industriale.
Come funziona un accelerometro MEMS?
Il principio di funzionamento di un accelerometro MEMS si basa sullo spostamento della massa sotto accelerazione. Quando una forza agisce sul sensore, una piccola massa di prova (chiamata anche massa sismica) si sposta rispetto al telaio del sensore. Questo movimento modifica una grandezza fisica misurabile, solitamente la capacità o la resistenza, a seconda del tipo di sensore.
Esistono due tipi principali di accelerometri MEMS:
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Accelerometri MEMS capacitivi
Questi utilizzano una serie di piastre micro-lavorate che formano dei condensatori. Quando si verifica un’accelerazione, lo spazio tra queste piastre cambia, alterando il valore della capacità. L’elettronica del sensore misura questa variazione e la traduce in un valore di accelerazione.
→ Questa tecnologia offre eccellenti prestazioni di rumore alle basse frequenze ed è ideale per misurazioni statiche e quasi statiche.
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Accelerometri MEMS piezoresistivi
Si basano su piccoli resistori incorporati in una struttura deformabile. Quando la struttura si piega sotto l’accelerazione, la resistenza cambia proporzionalmente alla forza applicata.
→ Sono tipicamente utilizzati in applicazioni che comportano forti urti o movimenti dinamici, in quanto sono meno sensibili agli spostamenti della corrente continua.
Entrambe le tecnologie trasformano il movimento meccanico in un segnale elettrico, ma gli accelerometri MEMS capacitivi sono particolarmente adatti al monitoraggio delle vibrazioni a bassa frequenza, un requisito fondamentale per l’ingegneria strutturale e civile.
Perché la tecnologia MEMS è importante per il monitoraggio delle vibrazioni industriali
Negli ambienti industriali, il monitoraggio delle vibrazioni avviene spesso in condizioni difficili: elevata umidità, variazioni di temperatura, interferenze elettromagnetiche e lunghe distanze tra i cavi. I tradizionali accelerometri da laboratorio, pur essendo precisi, sono spesso troppo fragili o costosi per questo tipo di utilizzo.
È qui che gli accelerometri MEMS come gli accelerometri Recovib® di Micromega Dynamics fanno la differenza.
Colmano il divario tra la precisione di laboratorio e la robustezza industriale.
Vantaggi principali degli accelerometri MEMS
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Ampia gamma di frequenze: dalla corrente continua alle alte frequenze, per consentire sia il monitoraggio strutturale che il controllo dinamico della macchina.
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Basso rumore di fondo – Assicura letture stabili e precise anche per i fenomeni a bassa frequenza.
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Opzioni di uscita multiple – Tensione, tensione differenziale o loop di corrente 4-20 mA per la trasmissione di segnali a lunga distanza.
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Isolamento galvanico – Previene le interferenze e la degradazione del segnale in installazioni di grandi dimensioni.
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Alta protezione (IP67) – Resiste alla polvere, all’umidità e alle condizioni di campo più difficili.
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Materiali robusti – Alloggiamenti in acciaio inox o alluminio per un’affidabilità a lungo termine.
Queste caratteristiche rendono gli accelerometri MEMS adatti a un’ampia gamma di settori, dai trasporti all’energia, dall’ingegneria civile alla produzione di semiconduttori e all’astronomia.
Condizionamento del segnale interno e integrità dei dati
A differenza dei semplici sensori che richiedono un condizionamento esterno del segnale, gli accelerometri Recovib® integrano questa funzionalità direttamente nel sensore.
Questo condizionamento interno garantisce:
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amplificazione e filtraggio stabile dei segnali di vibrazione,
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interferenze esterne minime,
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e una trasmissione affidabile anche su cavi di lunghezza superiore a 150 m.
In ambienti industriali elettricamente rumorosi, questa integrazione garantisce l’integrità del segnale e un’accuratezza ripetibile – essenziale per gli ingegneri che dipendono dal processo decisionale basato sui dati.
MEMS vs. altre tecnologie accelerometriche
Rispetto agli accelerometri piezoelettrici o capacitivi non MEMS, i progetti MEMS offrono diversi vantaggi strategici:
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Possono misurare accelerazioni statiche o a bassissima frequenza, anche prossime a 0 Hz (DC).
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Sono convenienti e mantengono una risposta in frequenza piatta.
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Permettono la miniaturizzazione e una facile integrazione con i sistemi elettronici e le piattaforme dati.
In breve, gli accelerometri MEMS offrono un ottimo compromesso tra prestazioni, durata e convenienza, il che spiega la loro diffusa adozione in tutti i settori.
Scopri di più sugli accelerometri MEMS e piezoelettrici.
Applicazioni pratiche
Gli accelerometri MEMS sono utilizzati ovunque sia necessario monitorare, controllare o analizzare le vibrazioni o il movimento. Esempi tipici sono:
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Monitoraggio delle vibrazioni in prossimità di strutture sensibili (ospedali, musei, monumenti storici).
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Monitoraggio della salute strutturale di ponti, gallerie ed edifici.
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Monitoraggio delle condizioni di pompe, turbine e macchinari rotanti.
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Analisi delle vibrazioni nei sistemi marini, ferroviari e aerospaziali.
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Monitoraggio di precisione nella produzione di semiconduttori o strumenti astronomici.
In questi contesti, dispositivi come gli accelerometri MEMS Recovib® consentono agli ingegneri di misurare e interpretare i dati sulle vibrazioni con sicurezza, anche in ambienti difficili.
In sintesi, un accelerometro MEMS è un sensore compatto, robusto e preciso in grado di misurare l’accelerazione in un’ampia gamma di frequenze.
Per il monitoraggio delle vibrazioni industriali e per le applicazioni a bassa frequenza, la tecnologia MEMS capacitiva rappresenta la scelta ottimale, in quanto combina precisione, affidabilità ed efficienza economica.
