Tubo di Bourdon
Sono costituiti da un tubo solitamente di sezione ellittica e il cui asse è disposto lungo una circonferenza (ma può essere avvolto anche per più di 360°, e quindi assumere forma di spirale), detto appunto
tubo Bourdon. Si era notato che un tubo di tale forma tende ad aumentare il proprio raggio di curvatura all'aumentare della pressione interna al tubo; la misurazione del raggio dà la misura della pressione. Nella pratica, il tubo è collegato
ad una estremità con un punto fisso, messo in connessione con l'ambiente di misura; l'altra estremità è connessa ad un leverismo che ne amplifica lo spostamento, e lo traduce nel movimento circolare di un indice lungo una scala graduata. Vedi la figura 2. I manometri Bourdon costituiscono la stragrande maggioranza dei misuratori di pressione oggi usati.
Manometri a diaframma
Separatore a diaframma: notare l’asta dentellata che muove una ruota dentata, che può essere collegata a un indice su una scala graduata.
Anche detti a membrana poiché l'elemento deformabile è una membrana solitamente ondulata per accrescerne la flessibilità. La membrana separa l'ambiente di misura dall'esterno, e si gonfierà se la pressione Po da misurare è maggiore di quella atmosferica Pa, e viceversa. Il leverismo, non molto diverso da quello dei manometri Bourdon, amplifica questo rigonfiamento e lo trasmette ad un indice, come per i manometri Bourdon. Vi sono molte varianti del manometro a membrana, generalmente usate come manometri differenziali (vedi sotto).
Manometri piezoelettrici
Sfruttano la proprietà di alcuni materiali, solitamente
quarzo, di creare un campo elettrico quando sono sollecitati, ad ese mpio, quando viene applicata una pressione.
La piezoelettricità
Vedi immagine Wiki
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c4/SchemaPiezo.gif
Un disco piezoelettrico genera una differenza di potenziale quando deformato. La piezoelettricità (la parola deriva dalla parola greca per premere, comprimere) è la proprietà di alcuni cristalli di generare una differenza di potenziale quando sono soggetti ad una deformazione meccanica. Tale effetto è reversibile e si verifica su scale dell'ordine dei nanometri.
Il funzionamento di un cristallo piezoelettrico è abbastanza semplice: quando viene applicata una pressione (o decompressione) esterna, si posizionano, sulle facce opposte, cariche di segno opposto. Il cristallo, così, si comporta come un condensatore al quale è stata applicata una differenza di potenziale. Opportunamente misurata e tarata, la differenza di potenziale piezoelettrica serve a misurare la pressione.
Applicazioni industriali, consumer e scientifiche dei piezoelettrici
La caratteristica di produrre una differenza di potenziale in seguito alla compressione ha diverse applicazioni industriali. La più comune riguarda i normali accendigas da cucina, dove un cristallo sottoposto manualmente a pressione tramite un tasto fa scoccare una scintilla senza bisogno di pile di alimentazione. L'invenzione dell'accendigas piezoelettrico da cucina, il Flint, risale al 1968 per opera di un ingegnoso friulano, Lisio Plozner, fondatore della Bpt (Brevetti Plozner Torino), aziendaancor oggi attiva.
I materiali piezoelettrici vengono inoltre impiegati nella costruzione dei sensori di alcuni strumenti atti alla misurazione delle vibrazioni meccaniche, detti strumenti sismici. Le vibrazioni meccaniche producono uno spostamento, velocità
ed accelerazione di un ulteriore dispositivo massivo, detto
massa sismica. La
massa sismica è rigidamente collegata a un elemento elastico, che è fatto da un materiale piezoelettrico. Uno strumento di questo tipo largamente impiegato è l'
accelerometro al quarzo piezoelettrico: si tratta in sostanza di un trasduttore che dà come grandezza in uscita una tensione elettrica proporzionale alla deformazione subita dall'elemento elastico, a sua volta proporzionale all'accelerazione dalla massa sismica.
Accelerometro piezoelettrico
Nella maggior parte degli accelerometri, il principio di funzionamento è il medesimo: si basa sulla rilevazione di fenomeni che possono accadere
quando una massa viene sottoposta ad una accelerazione. La massa viene in genere sospesa
ad un
elemento elastico, mentre in qualche tipo di
sensor se ne rileva lo spostamento rispetto alla struttura fissa del dispositivo.
In presenza di un'accelerazione, la massa si sposta dalla propria posizione di riposo. L'accelerazione
viene rilevata dal sensore, tramite lo spostamento che essa provoca. Il sensore trasforma questo spostamento in un segnale elettrico acquisibile dai moderni sistemi di misura.
L'
accelerometro piezoelettrico sfrutta, come principio per la rilevazione dello spostamento della massa, il segnale elettrico generato da un cristallo piezoelettrico quando è sottoposto
ad una compressione. In questi accelerometri la massa
viene sospesa sul cristallo piezoelettrico, che, in questo caso, costituisce sia il sensore, che l'elemento elastico.
In presenza di un'accelerazione la massa comprime il cristallo, il quale genera un segnale elettrico proporzionale alla compressione.
Visto che l'elemento elastico è un cristallo, le caratteristiche di questi dispositivi sono peculiari: essi hanno una sensibilità relativamente bassa, ma possono rilevare accelerazioni elevatissime senza danneggiarsi. Questi accelerometri trovano impiego in
applicazioni dove si deve rilevare accelerazioni dinamiche come quelle che si generano nelle vibrazioni e negli shock meccanici.
