Programma del corso
SISTEMI DI UNITA’ DI MISURA
Introduzione, concetti di misura e misurazione, grandezze fisiche e loro dimensioni, equazioni dimensionali, sistemi di unità di misura con particolare riferimento al Sistema Internazionale. Cambiamento di unità di misura e fattore di ragguaglio.
PROPRIETA’ METROLOGICHE
Catena di misurazione (sensore, elaboratore, strumento terminale), tipologia di strumenti. Proprietà metrologiche degli strumenti: campo di misura, sensibilità, precisione, finezza, rapidità.
ELABORAZIONE STATISTICA DEI DATI
Frequenza e probabilità; distribuzione normale; media e deviazione standard. Teoria degli errori: errore della media, errore standard. Propagazione degli errori. Regressione lineare.
TIPOLOGIA DEI SENSORI
Sensori meccanici e sensori elettronici; sensori primari e secondari.
ELABORAZIONE DEL SEGNALE DI MISURA
Conversione dei segnali misurati in tensione o in corrente: elaboratori analogici di segnale (amplificatori AO, filtri passivi, ponti WB, circuiti voltamperometrici, dispositivi piezoelettrici), cenni sui componenti elettronici attivi e passivi.
STRUMENTI TERMINALI ANALOGICI
Cenni sui dispositivi galvanometrici e potenziometrici, l’oscilloscopio analogico.
STRUMENTI NUMERICI E SISTEMI DI MISURA DIGITALI
Contatori elettronici, la misura di tempo. Conversione A/D e D/A, voltmetri digitali, oscilloscopi digitali, sistemi di acquisizione.
MISURA DELLA LUNGHEZZA E DI SPOSTAMENTO
Metrologia d’officina (calibri e palmer), trasduttori elettrici di spostamento (resistivi, capacitivi, induttivi): il potenziometro, il trasformatore differenziale.
MISURA DELLA DEFORMAZIONE
Cenni sugli estensimetri meccanici, estensimetri elettrici a resistenza, principio di funzionamento e tecniche di applicazione, compensazione degli effetti termici, misura delle sollecitazioni semplici (trazione, flessione, torsione). Centraline estensimetriche. Cenno sulle rosette estensimetriche.
MISURA DI MASSA E FORZA
Bilance e dinamometri, celle di carico.
MISURA DELLA PRESSIONE
Manometri differenziali a liquido, manometri metallici (Bourdon), manometri piezoelettrici, cenni di taratura dei manometri.
MISURA DELLA VELOCITA’
Misura di velocità lineari ed angolari, tachimetri e contagiri (meccanici, elettrici, magnetici). Encoder lineari e angolari. Misura della velocità nei fluidi, tubo di Pitot.
MISURA DELLA PORTATA
Metodi deprimogeni: diaframma, boccaglio e venturimetro. Metodi a sezione di flusso variabile: rotametro. Cenni su dispositivi a turbina ed elettromagnetici.
MISURA DELLE ACCELERAZIONI E DELLE VIBRAZIONI
Fenomeni vibratori e punto fisso di riferimento, trasduttori sismici, accelerometri piezoelettrici.
MISURA DELLA TEMPERATURA
Scala assoluta della Temperatura. Cenno sulle tipologie di termometri. Termometri elettrici: termometri elettrici a resistenza di platino, termistori, termocoppie (principio di funzionamento, tipologie, utilizzazione).
MEASUREMENT UNITS AND SYSTEMS
Introduction, what is a measurement, physical quantities and their dimensions, dimensional equations, measurement unit systems with particular regard to the International Measuring System. Changing of measurement units.
METROLOGICAL PROPERTIES
Measurement chain (sensor, signal manipulator, data visualization), instrument classification. The instrument Metrological qualities: measurement range, sensitivity, accuracy, sharpness and instrument dynamic response.
DATA ANALYSIS
Frequency histogram and probability, Gaussian distribution, mean value and standard deviation. Error theory: mean error, standard error. Error propagation theory. Linear regression and curve fitting.
SENSOR TYPES
Mechanical sensors and electrical transducers; primary and secondary sensors.
MEASUREMENT SIGNALS
Voltage and current signals: analog operations (amplifiers, passive filters, WB, voltamperometer circuits, piezoelectric devices), active and passive electronic elements.
ANALOG SIGNAL VISUALIZATION
Basic elements of the galvanometer and the potentiometer, the analog oscilloscope.
NUMERICAL AND DIGITAL MEASUREMENT SYSTEMS
Electronic counters, measurement of time. A/D and D/A converters, digital voltmeters, digital oscilloscopes, digital acquisition systems.
LENGTH AND DISPLACEMENT MEASUREMENT
Work-shop instruments: Gauge and Palmer, electrical displacement transducers (based on resistance, capacitance and inductance variation): the potentiometer, the Linear Variable Displacement Transducer.
STRAIN MEASUREMENT
Basic elements of the mechanical strain gauge, electrical strain gage: working principle and binding techniques, thermal effects compensation, simple mechanical stresses measurement (traction, bending, torsion). Strain gage measurement systems. Multiple strain gage rosette.
MASS AND FORCE MEASUREMENT
Balances and dynamometers, load cells.
PRESSURE MEASUREMENT
Liquid manometer, metallic manometer (Bourdon), piezoelectric manometer, basics of manometer calibration.
VELOCITY MEASUREMENT
Linear and angular velocities, speedometer and tachometer (mechanical, electrical, magnetic). Linear and angular encoder. Velocity measurements for fluids, the Pitot transducer.
FLOW MEASUREMENT
Variable pressure drop methods: orifice, flow nozzle and venturi tube. Variable area meters: rotameter. Basics of turbine meters and electromagnetic devices.
VIBRATION AND ACCELERATION MEASUREMNTS
The fixed reference point for vibration phenomena. Seismic transducers, piezoelectric accelerometers.
TEMPERATURE MEASUREMENT
The thermodynamic temperature scale and the International practical temperature scale. Basics of the different thermometer types. Electrical thermometers: Pt100, thermistors, thermocouples (working principles, types, using configuration).