Misure Meccaniche e Collaudi

Concetti Generali

Misurazione = processo che consiste nel confrontare (direttamente o indirettamente) una grandezza fisica con la corrispondente unità di misura allo scopo di determinarne quantitativamente il valore. Permette ovvero di attribuire numeri a caratteri- stiche della realtà in modo tale da poterle descrivere.

Def._{Grandezza fisica} = proprietà di un fenomeno, corpo o sostanza che può essere espressa quantitativamente mediante un numero ed un riferimento.

Condizione necessaria affinché una proprietà sia misurabile è quella di poter stabilire una relazione d'ordine fra quella proprietà in sistemi diversi (ovvero poter giudicare quale sistema esibisce "più proprietà" dell'altro). Se tale confronto può essere basato sul rapporto (espresso da un numero) fra le proprietà nei 2 sistemi, allora la CLASSE DI EQUIVALENZA di quelle proprietà costituire una grandezza fisica. Si può quindi scegliere la proprietà di un particolare sistema ed eleggerla ad unità di misura per tale grandezza fisica.

Sperimentazione: interazione fra il "mondo" e l'osservatore e/o idea di esso. Prelevare informazioni utili.

• un'unità di misura
• un campione o un materiale di riferimento
• es. soluzione con un determinatoPH per calibrare un pHmetro

Fissata l'unità di misura la quantità della grandezza in

esame potrà essere specificata da un valore numerico

ottenuto dal rapporto con la proprietà scelta come campio-

ne di riferimento.

oss. Esistono anche grandezze adimensionali:

le adunate, frazione molare, numero di Reynolds...

oss. La temperatura è una proprietà fisica ma non una

grandezza fisica. Dati due copie è sempre possibile

determinare quale va a temperatura maggiore o minore

(misurando, ad es. la direzione in cui fluisce

spontaneamente il calore fra i due corpi) ed è

quindi possibile stabilire una relazione d'ordine tra

le 2 proprietà (temperature) nei 2 sistemi diversi

(corpi), però non ha senso fisico affermare che un

corpo si trovi a una temperatura ad es. doppia

di quella di un altro corpo. In questi casi (proprietà

fisica che manifesta soltanto una relazione d'ordine) è

possibile applicare metodi quantitativi solo definendo

una SCALA DI MISURA (in questo caso "termometrica").

Con abuso di linguaggio si parla di unità di misura

della temperatura, che è in realtà una corrispondenza

(arbitraria) fra la proprietà esibita da diversi fenomeni

L' elemento sensibile primario è quello che per primo riceve energia dall'oggetto su cui è effettuata la misura, producendo un'uscita che dipende dalla quantità misurata.

OSS. Uno strumento sottrae sempre una parte di energia del sistema oggetto delle misure e la quantità misurata viene SEMPRE disturbata dall'atto della misurazione (una misura "perfetta" è perciò tecnicamente impossibile).

Questo prende il nome di "effetto di carico" (loading effect), che si cerca di minimizzare.

Il segnala di uscita dall'elemento sensibile primario è una variabile fisica, come uno spostamento o una rotazione.

N.B. la scelta del sensore dovrà essere tale da ottenere la risposta massima con la più piccola variazione del misurando.

Def. rendimento del trasduttore

η = _{energia in} / ^{energia out}

trasduttore e sensore possono essere trattati come sinonimi.

Tuttavia per trasduttore si intende un elemento che coinvolge una qualche forma di conversione dell'energia. Secondo la norma UNI4546:

- TRASDUTTORE elemento modificatore modifica la natura del segnale

mezzo tecnico che compie su un segnale di

un fenomeno mediante mezzi un certo elaborazione, trasducendo

una un'operazione e una rapporto di uscita

SENSORE più elemento trasduttore a diretto contatto col sistema misurato.

applicato ai terminali di due fili che portano alla bobina sospesa all'interno di un campo generato da un magnete permanente l'interazione tra corrente coppia corrente e campo magnetico produce in una rotazione una coppia sulla bobina angolare per di rotazione convenzione della mezzo delle molle variabile osservata antagoniste di torsione uno specchio rigidamente un nastro di carta — fissato al telaio che regge fotosensibile posto ha la bima — trasforma la in movimento a velocità rotazione del telaio stesso in una costante e nota — rotazione del raggio luminoso che viene riflesso costruiamo il diagramma alla rotazione dello specchio ad amplificazione di una tensione in funzione del tempo OSS. Il braccio della fibra ottica ha l'effetto di amplificare il movimento.

In 1° caso, insieme bobina + magnete sarebbero probabilmente da considerarsi elemento sensibile primario. Nella catena di misura hanno un ruolo significativo:

• le condizionatore — che converte il segnale per renderlo più adatto a successive elaborazioni (es. amplificatore)
• le trasferimento del segnale
• le processore, che tratta il segnale per renderlo più adatto a successive.

uno spostamento meccanico o una deflessione che può essere osservata da uno due fasci umani.

La misura di pressione mostrata prima ne è un esempio, dove l'effetto di oppressione è dato dalla compressione della molla AZZERAMENTO.

La deflessione viene mantenuta al valore nulla per mezzo di una opportuna applicazione di un effetto che si oppone a quello causato dalla quantità misurata se è necessario un sensore in grado di avvertire la condizione di equilibrio ed un mezzo in grado di riportare l'equilibrio.

=> La determinazione dei valori numerici della quantità da misurare richiede una conoscenza accurata dell'entità dell'effetto di oppressione.

Trasduttore di pressione ad azzeramento

Noti i pesi e l'area del pistone di può accurare la pressione incognita dal calcolere.

In generale l'accuratezza ottenibile per mezzo dei metodi ad azzeramento e di un livello superiore rispetto a quella ottenibile con i metodi a deflessione (in questo caso la formula non è di pezzi di taratura con pesi certificati). Nello strumento ad azzeramento si confronta invece direttamente la forza misurata e quella certificata.

Metodi di correzione degli effetti interferenti e modificanti

1. Metodo dell’ineguagliabilitá intrinseca

   “gli elementi di uno strumenti dovrebbero essere intrinsecamente sensibili ai soli ingessi desiderati.”

   È richiesto che _fZ e/o _FM siano rese nulle o zero ove possibile.

   Es utilizzare (nell’estensimetro visto prima) un materiale con un coefficiente di dilatazione al variare della temperatura molto basso.

2. Metodo dell’elevato guadagno di Feedback

   Supponiamo di voler misurare la tensio e_i applicandola a un motore la cui cappa abbia effetto su una molla, causando uno spostamento x_o che può essere misurato su una scala graduata tarata.

   Si può ottenere, attraverso un’opportuna progettazione, che lo spostamento x_o sia proporzionale alla Tensione secondo una lege

   x_o = (K_fo K_sp) e_i

   • tensione e_i
   • motore
   • coppia
   • molla
   • spostamento x_o

   Tali sensori sono in diretta proporzione ai cambiamenti in K_fo e K_sp.

   Questo è chiamato sistema in anello aperto (open-loop).

   Se esistono ingressi modifcanti i_m e i_c, essi provocano cambiamenti in K_fo e K_sp, portando a errori nella relazione tra e_i e x_o.