MISURE MECCANICHE E TERMICHE

Il corso si propone di fornire le conoscenze misuristiche di base e un’accurata analisi dei trasduttori. Si affronta l’analisi sia statica che dinamica delle prestazioni delle catene di misura. Le principali tipologie di trasduttori sono analizzate in dettaglio con la discussione dei parametri metrologici. L’allievo ingegnere sarà istruito sugli aspetti più significativi dei dispositivi di misura e dei metodi di rilevamento delle principali grandezze meccaniche e termiche. Il corso prevede altresì esercitazioni pratiche in laboratorio e in aula con esempi di utilizzo di sensori e di analisi dei dati.

Il corso sarà così strutturato: Fondamenti logici delle operazioni di misurazione. Concetti di grandezza e di misura. I sistemi di unità di misura: CGS, MKS, Sistema Tecnico, Sistema Inglese, Sistema Internazionale. Equazioni dimensionali. Schemi di misura: strumenti diretti, indiretti, ad azzeramento e a deviazione. Teoria dei sistemi di misura: finalità della misura; analisi funzionale di uno strumento; trasduttori attivi e passivi; flusso di informazioni nella catena di misura; errori dovuti ad ingressi di disturbo. Analisi statistica per la valutazione a posteriori delle incertezze: rappresentazione degli errori; migliore stima, deviazione standard e deviazione standard della media; curva di Gauss; propagazione degli errori; criterio di Chauvenet; metodo dei minimi quadrati (regressione lineare), covarianza e correlazione. Prestazioni statiche degli strumenti: taratura statica; caratteristiche metrologiche e cause d’errore degli strumenti: sensibilità; linearità; ripetibilità; accuratezza; precisione; finezza (errore d’inserzione); isteresi; mobilità e risoluzione. Prestazioni dinamiche degli strumenti: risposta a segnali tempovarianti; banda passante; strumenti di ordine 0, 1 e 2; funzione di trasferimento; taratura dinamica. Circuiti e strumenti analogici: ponte di Wheatstone; circuito potenziometrico; galvanometro; oscilloscopio. Misura delle principali grandezze meccaniche: lunghezza e spostamento; velocità e portata; vibrazione e accelerazione; massa e forza; temperatura; potenza meccanica; pressione. Analisi tensionale-deformativa: metodi locali (estensimetria).

Per meglio comprendere i contenuti di Misure Meccaniche e Termiche, all’inizio delle attività didattiche lo studente dovrebbe possedere conoscenze (propedeuticità “culturali”) di analisi matematica, fisica, elettrotecnica e scienza delle costruzioni. Non sono previste propedeuticità “formali”.

Frequenza obbligatoria.

Fondamenti logici delle operazioni di misurazione. Concetti di grandezza e di misura. I sistemi di unità di misura: CGS, MKS, Sistema Tecnico, Sistema Inglese, Sistema Internazionale. Equazioni dimensionali. Schemi di misura: strumenti diretti, indiretti, ad azzeramento e a deviazione. Teoria dei sistemi di misura: finalità della misura; analisi funzionale di uno strumento; trasduttori attivi e passivi; flusso di informazioni nella catena di misura; errori dovuti ad ingressi di disturbo. Analisi statistica per la valutazione a posteriori delle incertezze: rappresentazione degli errori; migliore stima, deviazione standard e deviazione standard della media; curva di Gauss; propagazione degli errori; criterio di Chauvenet; metodo dei minimi quadrati (regressione lineare), covarianza e correlazione. Prestazioni statiche degli strumenti: taratura statica; caratteristiche metrologiche e cause d’errore degli strumenti: sensibilità; linearità; ripetibilità; accuratezza; precisione; finezza (errore d’inserzione); isteresi; mobilità e risoluzione. Prestazioni dinamiche degli strumenti: risposta a segnali tempovarianti; banda passante; strumenti di ordine 0, 1 e 2; funzione di trasferimento; taratura dinamica. Circuiti e strumenti analogici: ponte di Wheatstone; circuito potenziometrico; galvanometro; oscilloscopio. Misura delle principali grandezze meccaniche: lunghezza e spostamento; velocità e portata; vibrazione e accelerazione; massa e forza; temperatura; potenza meccanica; pressione. Analisi tensionale-deformativa: metodi locali (estensimetria).

•        E. O. Doebelin, Strumenti e metodi di misura, McGraw-Hill. Milano.
•         A. Ajovalasit, Analisi delle sollecitazioni: estensimetria. Università di Palermo.
• J.R. Taylor, Introduzione all’analisi degli errori, Zanichelli.
•       Dispense a cura del docente.

La prova d'esame è costituita da una prova orale.
Durante lo svolgimento delle lezioni vengono svolte esercitazioni applicative dei contenuti del corso in laboratorio e in aula finalizzate all'apprendimento della sperimentazione pratica da parte degli allievi. Le esercitazioni di laboratorio, ognuna descritta in forma di relazione tecnica, e gli argomenti trattati durante le lezioni frontali sono oggetto di discussione durante la prova orale.
La valutazione in sede di colloquio orale si baserà: sulla conoscenza degli argomenti trattati, sulla pertinenza delle risposte rispetto alle domande formulate, sulla proprietà di linguaggio tecnico, sulla capacita di fare collegamenti tra i contenuti del programma.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze.
È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del proprio Dipartimento.

• Il Candidato descriva come normalizzare una curva di Gauss.
• Il Candidato esponga le leggi fondamentali delle termocoppie.
• Il Candidato descriva le migliori configurazioni per misurare la flessione con strain gauges.
• Il Candidato esponga la teoria dell'interferometria e l'applicazione nel banco interferometrico.