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TERMINOLOGIA

 MISURA: valori capaci di indicare l’entità di una grandezza fisica -> per eseguirla devo scegliere un

campione e renderlo standard, noto a chiunque

 STRUMENTO di MISURA: dispositivo in cui entra la grandezza da misurare ed esce la grandezza

misurata

- si sono standardizzati a livello nazionale o internazionale (calibrazione, metodo di misurazione…)

- è costituito da diverse parti -> sensibile, di amplificazione del segnale, di trasmissione dei dati

- può essere proporzionale/a misura continua o a soglia (on/o )

 GRANDEZZE FISICHE:

1. razionale -> si rapportano le entità, dunque, si fissa un’unità base cui fare riferimento

(velocità)

2. strumentale -> la loro misura non astrae da una quota di riferimento razionale (livello fiume)

3. numerali -> esprimibile solo con numeri interi (n. abitanti)

4. complesse -> vettori di numeri o insiemi infiniti (posizione nello spazio)

5. selettive -> scala fissata in modo convenzionale (scala durezza materiali)

 SISTEMA INTERNAZIONALE:

1. grandezze primarie -> misurabili per confronto diretto

2. grandezze derivate -> misurabili con relazioni che legano le grandezze primarie

3. grandezze fondamentali -> per problema dinamico sono geometrica [], cinematica [ ],

t

dinamica []

TEORIA degli ERRORI

Non esistono misure esatte si parla quindi di valori attesi (media tra misure) e di incertezza nella

misura

 QUANTIFICAZIONE:

1. errore assoluto -> = −

2. errore relativo -> (× errore percentuale)

= 100%

 CLASSIFICAZIONE: (l’errore totale assoluto è dato dalla loro somma)

1. grossolano -> operatore o ine icienza apparecchiature

2. di precisione -> operatore o strumenti non sono in grado di valutare piccole variazioni

3. accidentale -> casuale, ripetendo la misura si possono individuare

4. sistematico -> dovuto a cause fisico-strumentali

- in generale si applicano alle misure dirette, per le misure indirette si deve studiare la propagazione

degli errori relativi alle diverse grandezze 1

MISURE

 STATICHE: l’oggetto in esame rimane costante in modo indefinito o comunque per un tempo

necessario alle misurazioni -> misurando misurato

1. caratteristica dello strumento -> legame biunivoco tra ingresso e uscita = (())

- lineare o non lineare (Pitot)

- teorica (principio fisico su cui si fonda lo strumento -> Pitot) o sperimentale (dedotto per

taratura, con interpolazione dati per trovare legame in-out -> mulinello)

2. sensibilità -> come risponde lo strumento ad una variazione di segnale (/)

3. potere di risoluzione -> minima variazione apprezzabile dallo strumento

4. accuratezza -> errori sperimentali piccoli (valori vicini al centro)

5. precisione -> errori casuali piccoli (piccola rosa)

6. classe -> indica la precisione dello strumento (/ meglio se

piccola)

7. stabilità -> deriva dello strumento lasciato a misurare

8. a idabilità -> capacità di non avere guasti

9. isteresi -> cicli successivi danno risultati diversi

10. campo di misura -> valore minimo e massimo (fondo scala) misurabili dallo strumento

- taratura, verifica sperimentale della caratteristica dello strumento

a) confronto -> x grandezze dirette

b) misura diretta -> x misure derivate o se non è possibile sdoppiare segnale d’ingresso (si

misurano indipendentemente le grandezze dirette che danno luogo alla derivata)

c) similitudine -> x strumenti a funzionamento meccanico con caratteristica esprimibile

secondo gruppi dimensionali

 DINAMICHE: lo strumento è sempre sollecitato in modo diverso, il misurando varia nel tempo -> la

variazione di segnale può essere ciò che ricerco o un difetto. Si misura dunque la (funzione di

()

trasferimento) e dalla sua struttura si vuole risalire alla -> ∑

() + =

- si opera con ipotesi di comportamento lineare e per avete grado non superiore al secondo si ha

dunque con condizioni iniziali e condizioni al contorno al tempo

+ = = =

a = 0

- si scompone quindi la funzione di trasferimento in due casi (sovrapposizione degli e etti -> x

linearità) per avere buna soluzione completa però dovrei sovrapporle

1. evoluzione libera (f(t)=0), velocità di adattamento dello strumento alla sollecitazione ->

dipende dalle caratteristiche dello strumento, dunque, dai e da

2. oscillazione forzata, l’evoluzione dipende dalla forzante avente

() = (2)

segnale periodico a cui dopo un po’ si adatta anche la risposta (con ampiezza e fase

traslata di )

- per strumenti ideali il guadagno è unitario e lo sfasamento nullo

= / = 1/ φ

- in caso contrario se ne analizzano le diverse risposte in fase e in frequenza e si determina

se lo strumento è inerziale o oscillante

- se non si ha linearità non si può fare nulla perché lo strumento sporca/distorce il segnale con dei

rumori

- se il segnale non è armonico o non è periodico uso Fourier per scomporlo in armoniche a me note

- teorema di NYQUIST x trasformare un segnale analogico in un segnale digitale -> farlo devo

prelevare dei campioni a frequenze (di campionamento) che siano almeno doppie della sua

(∆)

banda (sennò perdo i segnali giusti e ho distorsioni)

2

MISURE di LIVELLO si e ettuano con strumenti meccanici (idrometri) o elettrici (limnimetri)

- zero idrometrico -> riferimento rispetto a cui calcolo, quota convenzionale (zero i.g.m. medio mare

Genova)

- sono legate alle misure di profondità (riferite al fondo)

1. asta graduata, appoggiata al fondo dove si trova lo zero

2. sonda a cavo, scende verticalmente solo se l’acqua è in quiete

3. ecosonda/scandaglio, segnale emesso in acqua e poi riflesso dal fondo (attenzione alla

stratificazione dell’acqua in base alle diverse densità -> si devono fare analisi preliminari)

meccanici

1. IDROMETRO a PUNTA: si sposta la punta per metterla a contatto (problema tensione superficiale -

> l’acqua risale fino a circa con la superficie del fluido da misurare (precisione del decimo

0.2 )

di millimetro -> nonio). Se posizionato all’esterno è “a bicchiere” con filtro passa basso che elimina

i disturbi.

- svantaggi -> asta ha lunghezza limitata il funzionamento non è automatico, ci possono essere

dilatazioni, incertezze nell’arrestare la punta

2. ASTA IDROMETRICA: (uno dei più vecchi -> nilometro), asta graduata ogni posta dove ci sono

2

supporti (sponde, pile di ponti)

3. IDROMETROGRAFO a GALLEGGIANTE: riporta i dati registrati su carta -> grazie a cinematismo

galleggiante – puleggia - ago

- svantaggi -> dilatazione carta, controlli regolari, inerzia meccanismo, necessità di posizione

riparata (pozzetto riparatore, pozzetto con collegamento esterno, sifone innescato)

4. PNEUMATICI: (caratteristica teorica), ricavabile dal momento che gamma (peso specifico

∆ℎ = /

del fluido è nota e la pressione (si misura in aria e non in acqua, dunque, non è

= ∙ )

esattamente la stessa ma quasi) si ricava con il manometro (si pompa aria nei tubi fino a quando

non inizia ad uscire nell’acqua -> si può usare sensore a gorgogliamento)

5. IDROMETRO a DINAMOMETRO: bilancio tra peso del galleggiante e spinta

∆ℎ = 1 −

archimedea

6. MISURAZIONE PESATA: il livello medio è ricostruito in funzione del peso

∆ℎ = = =

limnimetri (trasduttori meccanici di livello)

1. a VARIAZIONE di RESISTENZA: si immergono i fili e si misura l’intensità di corrente al variare del

livello d’acqua (più sono immersi più corrente passa) nel range di nostro interesse è

= /,

pressoché lineare ℎ −

2. a VARIAZIONE di CAPACITÀ: si misura la capacità del condensatore al variare del livello d’acqua

3. a ULTRASUONI: si misura la distanza tra pelo libero e strumento -> percorso delle onde che sono

poi riflesse dall’acqua che ha densità diversa dall’aria -> deve fare andata e ritorno

ℎ = ()/2

- svantaggi -> si considera un’area e non un singolo punto, si possono avere echi, se superficie non

ortogonale al segnale si ha deviazione della risposta

- la celerità (propagazione di un’onda in un mezzo) del suono nell’aria (330??m/s) dipende molto

dalla temperatura

4. a MICROONDE/ONDE RADAR: hanno minore deriva degli ultrasuoni, le onde elettromagnetiche

sono riflesse per il cambio di costante dielettrica tra i fluidi

5. LASER/LED: i raggi non sono riflessi dall’acqua, dunque, si usano per misurare il fondo, ma vengono

deviati per via della rifrazione

6. BOE ONDAMETRICHE: misurano le onde di gravità (se sono almeno due volte la loro altezza)

- sono dotate di accelerometro -> integro due volte l’accelerazione e trovo il livello

- possono essere libere (dotate di GPS) o ancorate (misurano per una determinata area)

3

MISURE di PRESSIONE se fluido è in quiete non cambia molto il risultato a seconda dello

strumento, se però è in movimento forma+dimensione della presa di pressione lo influenzano

1. PIEZOMETRO (assoluto -> relativa a , di erenziale -> tra due ambienti): basato sulle

superfici isobare, lungo le quali la pressione è costante, i menischi (superfici di contatto tra i fluidi)

devono essere una a dx e una a sx, allora ∆ = ℎ − ℎ

- a volte può essere utile usare fluido ausiliario se ci sono determinati fluidi che non possono entrare

a contatto oppure per esaltare ( oppure con le dovute proporzioni e precauzioni si può

≅ ,

inclinare così da aumentare il deltah, ciò però crea altre di icoltà come la deformazione dei

menischi) o ridurre ( il

> ) ∆

- tensione superficiale (forza di natura molecolare, si crea una superficie curva sulla quale le

tensioni producono sforzo normale e conseguente eccesso di pressione nella parte concava) e

risalita capillare (fenomeno di variazione della quota del menisco, se ne dovrebbe tener conto a

meno che non si abbiamo gli stessi materiali e i tubi con diametro abbastanza grande)

2. MANOMETRO a PESI: più che per misurare serve per confrontare/correlare??? con altri strumenti

la pressione si ricava conoscendo area (proporzione tra cilindro e pistone) e forza peso

Dettagli
Publisher
A.A. 2023-2024
8 pagine
SSD Ingegneria civile e Architettura ICAR/01 Idraulica

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher A_M_ di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Misure e controlli idraulici e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università degli Studi di Padova o del prof Carniello Luca.