Gli elementi che andremo a descrivere qui di seguito non nono necessariamente elementi fisici, e non è nemmeno necessario che siano tutti presenti all’interno di un qualsivoglia strumento di misura
Elementi funzionali di uno strumento:
- Elemento sensibile primario: riceve per primo energia dal misurando e produce in uscita una variabile fisica che dipende da esso. La sottrazione di energia dal misurando è fenomeno sgradito e inevitabile: il cosiddetto effetto di inserzione (o di carico) che va minimizzato in fase progettuale.
- Elementi di condizionamento:
- Elemento di conversione della variabile: converte una variabile fisica in un’altra, mantenendo il contenuto di informazioni originario (es: forza -> spostamento).
- Elemento di manipolazione della variabile: non cambia la natura fisica della variabile, ma ne cambio il valore numerico (es: filtro passa-banda).
- Elemento di trasmissione dei dati: trasmette i segnali tra elementi (del sistema di misura) fisicamente lontani.
- Elemento di presentazione dei dati: consente all’osservatore di percepire la quantità misurata (es: display).
- Memoria: consente conservazione, riproduzione e controllo dei dati secondo tempo e modalità utili.
Sensori attivi e sensori passivi
Un trasduttore è uno strumento che opera conversione e/o trasporto di energia
Un trasduttore si dice passivo se la sua energia è fornita completamente o quasi completamente dal segnale ricevuto in ingresso (es: sonta a pressione, termocoppia, ecc…)
Un trasduttore si dice attivo se la sua energia è fornita completamente o quasi completamente da una sorgente ausiliaria (es: potenziometri, estensimetri a resistenza, ecc…)
Segnale analogico e digitale
Uno strumento si dice analogico se il segnale di uscita è continuo e proporazionale al segnale di ingresso. In uno strumento digitale invece, la rappresentazione del segnale è discreta in ampiezza e nel tempo. Il segnale digitale è binario, ovverro sensibile solo a ON/OFF, acceso/spento, ….
Strumenti a deflessione e azzeramento
Deflessione
: la quantità misurata produce un effetto fisico che comporta una reazione di opposizione nello strumento. L’effetto oppositivo dello strumento cresce fino alla condizione di equilibrio, alla quale si effettua la misurazione valutando la deflessione dello strumento rispetto alla condizione di riposo (esempio: massa-molla).
Azzeramento: in questi strumenti, la deflessione è mantenuta a zero, rigenerando periodicamente la condizione di equilibrio (es: bilance a pesetto).
Gli strumenti ad azzramento sono lenti ad operare, richiedono sistemi di feed-back molto precisi, ma sono molto accurati anche per piccoli input ed hanno un effetto di inserzione minimo
Gli strumenti a deflessione invece sono più dinamici, ma son poco accurati per ingressi piccoli ed hanno un effetto di inserzione non trascurabile.