Quando il condizionamento accresce l’efficienza.

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La frequenza più alta che può essere accuratamente registrata risulta essere quindi la metà della frequenza di campionamento usata e questo è conosciuto come il limite di Nyquist. La distorsione che si genera, in virtù del teorema di Nyquist, può essere eliminata soltanto attraverso la rimozione di qualsiasi componente del segnale a una frequenza 1,5 volte inferiore alla frequenza di campionamento attraverso un filtro passa-basso prima che il segnale venga campionato. I sensori atti alla percezione dei fenomeni vibratori solitamente necessitano di filtri antialiasing per la rimozione delle componenti dei segnali con frequenze più elevate dell’intervallo di frequenza del sistema di acquisizione. Il condizionamento dei segnali può coinvolgere anche attività di eccitazione e linearizzazione. Alcuni sensori come RDT, strain-gauge e accelerometri necessitano di una particolare forma di potenza per effettuare le misurazioni e l’eccitazione costituisce una tecnologia attraverso la quale produrre potenza sotto forma di tensione o di sorgente di corrente a seconda del tipo di sensore in uso. La linearizzazione, invece, è necessaria in tutte le situazioni in cui i sensori producono segnali non lineari rispetto al fenomeno misurato. Ne sono un esempio le termocoppie che reagiscono al calore in modo differente a seconda del livello di temperatura misurato. Tale procedura può essere ottenuta sia attraverso i sistemi di condizionamento ma anche attraverso processi software. L’uso delle termocoppie richiede anche l’ausilio della tecnologia CJC (Cold-Junction Compensation) che permette di mantenere monitorata la temperatura della giunzione tra sensore e sistema di acquisizione. Nella maggior parte delle applicazioni pratiche i sensori obbligano gli utenti a effettuare una combinazione di tecniche di condizionamento come per le termocoppie che richiedono l’amplificazione, la linearizzazione, il CJC, la compensazione, il filtraggio e talvolta anche l’isolamento. Un buon sistema di misurazione deve quindi possedere una flessibilità sufficiente da potersi adattare alle reali necessità di condizionamento nelle diverse situazioni di misura. In linea di massima tale flessibilità deve essere garantita in tutti i casi in cui si vogliano utilizzare termocoppie, RDT, termistori, strain-gauge, trasduttori di forza/carico/torsione, Lvdt, Rvdt, resolver, accelerometri oltre a sorgenti di corrente, tensione (bassa e alta) e resistenza.

Tecnologie critiche

I vantaggi offerti dai sistemi di condizionamento dei segnali sono evidenti anche se per poter usufruire totalmente di tali favori gli apparati atti a tale funzione dovrebbero essere dotati di tecnologie all’avanguardia capaci di assicurare elevate prestazioni, una completa integrazione con il resto del sistema di acquisizione oltre alla capacità di sfruttare le moderne funzionalità dei sistemi di misura e di automazione basati su computer. L’integrabilità dei sistemi front-end di condizionamento costituisce probabilmente l’aspetto principale tra quelli che verranno illustrati di seguito.
Tale caratteristica è determinata dalla disponibilità degli apparati di condizionamento di adattarsi facilmente al resto del sistema a cui sono collegati conferendo alla piattaforma di acquisizione la flessibilità sufficiente per adeguarsi a differenti tipi di segnale (corrente, tensione, output analogici, ecc.), sensori o output. Se l’integrabilità costituisce uno degli aspetti più importanti nel panorama delle tecnologie riguardanti i sistemi front-end di condizionamento dei segnali, la calibrazione può essere considerata una tecnologia tra le più delicate e critiche. La calibrazione è la tecnica attraverso la quale determinare e correggere l’accuratezza della strumentazione hardware in uso. Tale caratteristica è dichiarata dalla casa costruttrice degli apparati ma durante la scelta dell’adeguata strumentazione hardware risulta fondamentale individuare i dispositivi suscettibili a una semplice valutazione e correzione di tale parametro; la variazione dell’accuratezza può, infatti, modificarsi con il tempo e con gli sbalzi termici a cui gli strumenti sono sottoposti Attraverso le considerazioni effettuate risulta quindi immediata l’importanza della suscettibilità alla calibrazione dei sistemi di condizionamento, della scelta della strumentazione adeguata e della frequenza dei controlli sugli apparati hardware. Gli aspetti da considerare per una scelta dei sistemi di condizionamento adeguati alle reali esigenze sono molteplici. La connettività, per esempio, è determinante in funzione della rosa dei sensori che dovranno essere collegati al sistema. Un apparato front-end flessibile dovrebbe, infatti, possedere un’ampia gamma di connessioni possibili come quelle per le termocoppie, i terminali a vite o i supporti coassiali BNC.

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