Metodi e strumenti di misura per l'esecuzione di test non distruttivi ...

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Capitolo 2 I metodi di indagine proposti ottimo materiale magnetico dolce, caratterizzato da elevata permeabilità iniziale (µr = 85000) e basso campo di saturazione (Bs = 0.65 T). Il principio di funzionamento del sensore fluxset è il seguente: si alimenta l’avvolgimento di comando (driver) con una corrente ie(t) di forma d’onda triangolare che magnetizza periodicamente il nucleo ferromagnetico fino alla saturazione, quindi, ai capi dell’avvolgimento di pick-up, si preleva il segnale in tensione vs(t), il cui andamento è riportato in fig. 2.3. In assenza di campo magnetico esterno e in condizioni ideali, la tensione vs(t) è pressoché simmetrica (fig. 2.3 b)). Quando un campo esterno è sovrapposto all’eccitazione periodica, il tempo necessario a saturare il nucleo in una direzione (ad esempio per valori positivi della corrente di driving) è più elevato di quello speso per la saturazione nella direzione opposta (per valori negativi della corrente di driving); ne consegue uno shift del segnale di pick-up che perde la sua simmetria (fig. 2.3 c)). In conclusione alimentando opportunamente il sensore e Fig. 2.3 a) segnale dell’avvolgimento di driving - b) segnale dell’avvolgimento di pick-up in assenza di campo magnetico esterno - c) segnale dell’avvolgimento di pick-up in presenza di campo magnetico esterno. Si noti come, essendo il segnale dell’avvolgimento di pick-up la derivata del flusso con esso concatenato, assume valore nullo quando la corrente nella bobina di driving è tale da portare il nucleo alla saturazione (condizione per la quale il flusso è costante); assume invece valore elevato quando detta corrente magnetizza il nucleo nella zona lineare ad alta permeabilità. 53
Capitolo 2 I metodi di indagine proposti con una adatta geometria del nucleo, lo shift del segnale vs(t) dipende solo dal valore e dal segno della componente del campo esterno, parallela all’asse del nucleo stesso. I principali vantaggi del sensore fluxset sono: elevato rapporto S/N (segnale / rumore); elevata sensibilità (10 – 50 nT); buona linearità; dimensioni ridotte (intorno ai 5 mm); alta risoluzione spaziale (fino al decimo di mm, molto minore delle dimensioni del dispositivo); ampio intervallo operativo di temperatura (da -200 a +200 °C). La sensibilità del fluxset è praticamente indipendente dalla frequenza del campo misurato, a patto che la frequenza di driver sia almeno il doppio della più alta frequenza del campo magnetico che deve essere rilevato. Si hanno buone prestazioni di funzionamento anche per basse frequenze del campo magnetico misurato, caratteristica questa che permette di superare uno dei grossi limite dei sistemi di indagine di tipo induttivo normalmente utilizzati, le cui proprietà sono molto legate al valore della frequenza di funzionamento (questo aspetto verrà meglio evidenziato nel § 2.2.3). Altra peculiarità del fluxset è quella di rilevare solo componenti assiali di campo (cioè dirette lungo l’asse del sensore). Tutte queste caratteristiche unite al basso costo, sia del sensore che del sistema di rilevamento ed elaborazione dati, e alla sufficiente robustezza, rende il sensore fluxset particolarmente adatto ad applicazioni industriali. 2.2.1.1 Sviluppo del sensore fluxset L’accuratezza delle misure di campo per mezzo del sensore fluxset, dipende fondamentalmente dalla forma dell’impulso di tensione rilevato ai capi dell’avvolgimento di pick-up. E’ infatti intuibile, che una più puntuale rilevazione del segnale di tensione rende 54
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