misure meccaniche termiche e collaudo T

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BAlla luce di quanto visto, l'incertezza valutata secondo il metodo di Tipo B, u , da associare ad una generica misura G sarà dunque data dalla deviazione standard di una variabile aleatoria con distribuzione uniforme (che come è noto è pari alla semiampiezza dell'intervallo di variabilità diviso la radice quadrata di 3) i cui estremi sono indicati dall'errore ottenuto con il metodo di Tipo B:

Tenendo conto dei due metodi di valutazione della incertezza di misura A e B visti, l'espressione della misura del valore di un misurando va calcolata nel seguente modo:

• Si stima sia il valore del misurando (m) che la variabilità della media S mediante il metodo di Tipo A
• Utilizzando il valore m si calcolano i contributi alla incertezza dovuti agli errori di guadagno e di non linearità
• Il risultato della misura sarà il seguente: Determinazione degli indici di precisione di uno strumento

Un metodo per

caratterizzare gli strumenti di misura e ottenere i due indici di precisione %L e %FS consiste nel confrontare le misure dello strumento con dei campioni di riferimento della grandezza oggetto della misurazione. Come semplice esempio per aiutare la comprensione si consideri un'abilancia per la misura del peso di oggetti. Si disponga di tanti pesi campione, di valore via via crescente fino al valore di fondo scala della bilancia. Il costruttore inizia a mettere i pesi campione sulla bilancia e a leggere le letture. Riporta poi su un sistema di assi cartesiani il valore dei pesi campione (asse delle ascisse x) e i valori letti (asse delle ordinate y). Ciascuna coppia (x,y) permette di individuare un punto sul piano. Se la bilancia fosse ideale, tutti i punti individuati starebbero sulla retta bisettrice. Nel caso reale invece i punti si collocheranno un po' sopra ed un po' sotto. Si traccia la retta di Best-fit cioè quella retta che passa per l'origine e per la quale

Sono minime le distanze dei punti da se stessa. Si supponga che essa abbia coefficiente angolare b. L'errore percentuale costante (di guadagno) %L è dato da:

In cui "1" rappresenta il coefficiente angolare della retta bisettrice. L'errore assoluto costante (di non linearità) %FS è dato da:

Il pedice i indica l'iesimo campione per il quale si è registrato il massimo scostamento fra il valore del campione e la lettura dello strumento (mediante calcolo di il metodo dei minimi quadrati).

Si definisce la seguente somma degli scarti al quadrato:

Secondo la definizione di retta di Best-fit si deve minimizzare tale somma agendo sul parametro incognito per cui da cui elementi di metrologia Pagina 6.

Essi sono composti dai seguenti blocchi funzionali:

Il sensore è un elemento primario di una catena di misura che converte la variabile di ingresso in un segnale misurabile (es. giunto di misura di una termocoppia, filo di platino di una termoresistenza al).

Il trasduttore è un dispositivo che accetta un'informazione nella forma di una variabile fisica e la converte in una variabile di uscita di uguale o diversa natura, in accordo con una legge definita (es. trasduttori di portata, temperatura, velocità, pressione, livello).

Differenza tra sensore e trasduttore: I trasduttori vengono utilizzati per convertire un tipo di energia in un altro mentre i sensori misurano i livelli di energia e li convertono in segnali elettrici che possono essere misurati digitalmente. Il sensore fornisce un numero, il trasduttore converte ad esempio in un'altra variabile. Il termometro può essere considerato un esempio di trasduttore poiché la temperatura è convertita come lunghezza dell'asta che viene confrontata con una scala graduata.

Tutti gli Ate (automatic test equipment) richiedono che la grandezza fisica a valle del blocco sensore/trasduttore si una tensione.

Il circuito di condizionamento: fa si che

la tensione in uscita dal sensore o trasduttore sia opportunamente adattata per essere poi acquisita ed elaborata (amplificata, ridotta, filtrata). Il convertitore analogico-digitale ADC campiona il segnale analogico in uscita dal circuito di condizionamento e lo converte in una serie di numeri binari (es 00111011) detti campioni. Il digital signal processor DSP è l'unità di elaborazione dei campioni. La memoria contiene vari tipi di informazioni numeriche: risultati dell'elaborazione, campioni acquisiti, impostazioni dell'ATE. Il display visualizza i risultati della misura, grafici, stato dei comandi. L'interfaccia utente è rappresentata sia da comandi (pulsanti, manopole) presenti sul pannello frontale dell'ATE, sia da opportune connessioni fisiche che permettono all'ATE di essere controllato da altri sistemi automatici esterni. Il circuito di condizionamento viene realizzato con un amplificatore in corrente continua, oppure con un partitore.

di tensione, a seconda che si debba amplificare o attenuare l'ampiezza del segnale in ingresso. In ogni caso la relazione tra ingresso e uscita deve teoricamente essere di proporzionalità.

Tutti i sistemi basati su DSP (processore) elaborano i dati in formato numerico digitale. Occorre dunque che i segnali provenienti dal mondo esterno siano prima convertiti nel formato proprio dei DSP. La struttura interna di un convertitore analogico digitale è composta da due blocchi principali.

Vediamo come convertire il numero decimale 117 in un numero binario

Allora leggendo i resti ottenuti da dx verso sx ho 110101

Vediamo anche il processo opposto da binario a decimale.

Primo passo

Il circuito campiona agli istanti di tempo i valori del segnale

1. l'interruttore T è chiuso all'istante di campionamento.
2. la capacità C si carica al valore di in tale istante.
3. L'interruttore T è aperto.
4. La capacità C mantiene il valore di.

tensione raggiunto durante la chiusura TQuando T è chiuso va tutta al condensatore (ha un ruolo di memoria nelcircuito). Quando l'interruttore si chiude vado al convertitore

Secondo passo: il convertitore converte il valore campionato in un numero binario combinazioni(come esempio). Risoluzione del convertitoreFondo scala FS: range di valori che lo strumento è in grado di misurarel'ADC può convertire valori di tensione compresi tra due soglie ( ). Tale intervallo è diviso intanti sottointervalli quante sono le combinazioni date dal numero di bit che il convertitore usa perconvertire il dato. .(ampiezza di ogni intervallo).Ovviamente conviene aumentare il numero di Bit perchè ho più intervalli e "distinguo" meglio inumeri che voglio convertire. Se ho per esempio degli "impulsi" e ho pochi bit (intervalli ampi) non riesco aNell'analogico non ho perdita di informazioni! Il .distinguere bene quei punti

Perché ricadono nella stessa fascia, miglior digitale è l'analogico. Devo scegliere bene anche la frequenza di campionamento. Non voglio troppo elevati elementi di metrologia.

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Frequenza di campionamento: se raddoppia non so se c'era un transitorio, se prendo un intervallo molto grande rischio di perdere informazioni su quello che succede tra due punti. Se non scelgo una frequenza di campionamento ideale perdo informazione.

Teorema del campionamento: segnale periodico. Non perdo informazioni se conosco (fase iniziale). Facciamo adesso un esempio prendendo meno di un campione per periodo.

Facciamo un esempio senza il teorema del campionamento, invece che un segnale sinusoidale trovo un segnale costante.. se il fenomeno che vediamo si chiama aliasing, ovvero non possiamo ricostruire il segnale originale. Per risolvere l'aliasing ci sono due modi: se sicuramente non avrei aliasing però avrei altri problemi.

• Tantissimi campioni che cambiano pochissimo

lato di ingresso), banda passante, rumore di ingresso, rumore di uscita, distorsione armonica totale, tempo di risposta, linearità, stabilità nel tempo, temperatura di funzionamento, alimentazione elettrica, dimensioni fisiche, peso, costo.

carico a tensione nulla d'ingresso)

• Caratteristica di trasferimento: Effetto della impedenza di ingresso negli strumenti di misura

Le impedenze di ingresso negli strumenti di misura non sono infinite ma devono essere considerate nel processo di misura. Assumendo che le impedenze siano prevalentemente resistive.

Parametri significativi:

• zona di funzionamento lineare
• max
• maxAmplificatore operazionale

È un amplificatore integrato ad elevato guadagno guadagno differenziale

• molto elevato (circa 10)
• ma non noto con precisione
• Viene utilizzato in retroazione
• Lineare in un range appena minore della tensione di alimentazione
• resistenza fra i due ingressi
• resistenza fra ciascun ingresso e massa
• circa

L'amplificatore operazionale (Op amp)l'Op amp viene utilizzato unicamente in un circuito a retroazione quando si vuole realizzare un amplificatore.

• Invertente
• Non invertente
• Sommatore
• differenziale

• •• infinito (per avere finito)
• Gli ingressi sono allo stesso potenziale (massa virtuale)
• elementi di metrologia Pagina 8
• Resistenza di ingresso: guadagno tensione teorico
• Usato per amplificare segnali da sorgenti con alta impedenza di uscita
• Resistenza di ingresso: Di solito l'amplificatore per strumentazione è disponibile come componente e R viene aggiunta all'esterno per gain impostare il guadagno
• Ipotesi: si assume che la differenza di potenziale tra gli ingressi degli OP amp sia nulla
• Usato principalmente come
• Adattatore di impedenza
• Amplificatore a guadagno variabile elementi di metrologia Pagina 9 segnali tempo continui
• Analisi dei segnali nel dominio del tempo
• Segnale: insieme di informazioni o di dati
• I segnali possono essere tempo-discreti e tempo-continui
• Analisi nel dominio del tempo Un segnale è descritto da una funzione reale o complessa di Elaborazione numerica dei segnali variabile reale, normalmente il tempo.

della frequenza • Segnale causale: se per risulta1. Segn