Misure per l'automazione - sunto del corso

INDICE

Definizione di Misura e misurazione………………………………………………………………...3

Errori nelle misure…………………………………………………………………………………....3

Definizione di misurazione diretta e indiretta………………………………………………………..4

Legge di propagazione degli errori…………………………………………………………………...4

Il sistema internazionale di misura…………………………………………………………………...5

Le unità di misura fondamentali e Definizione dell’Ampere………………………………………...5

Effetto Josephson……………………………………………………………………………………..6

Effetto Hall quantizzato………………………………………………………………………………6

Condensatore calcolabile……………………………………………………………………………..6

Richiami di statistica…………………………………………………………………………………8

Istogramma…………………………………………………………………………………………...8

Distribuzione di probabilità…………………………………………………………………………..8

Media e varianza……………………………………………………………………………………...8

Stimatori di media e varianza………………………………………………………………………...8

Metodi per la valutazione dell’incertezza…………………………………………………………...10

Metodo A e B……………………………………………………………………………………….10

Legge di propagazione delle incertezze……………………………………………………………..10

Approccio deterministico…………………………………………………………………………...10

Approccio probabilistico……………………………………………………………………………11

Incertezza nelle misure correlate……………………………………………………………………12

Incertezza e tolleranza nelle specifiche industriali………………………………………………….12

Strumentazione analogica…………………………………………………………………………...13

Amperometro magnetoelettrico e Aumento della portata mediante resistenza di shunt………...….13

Voltmetro magnetoelettrico…………………………………………………………………………13

Strumento elettrodinamico e Principio di funzionamento….……………………………………….14

Milliamperometro, voltmetro, amperometro………………………………………………………..15

Wattmetro elettrodinamico………………………………………………………………………….15

Inserzione a monte e a valle e Errori di inserzione………………………………………………….16

Oscilloscopio analogico……………………………………………………………………………..18

Canale verticale……………………………………………………………………………………..18

Sonde attenuatrici compensate……………………………………………………………………...18

Comportamento in frequenza e Ampliamento della banda dell’oscilloscopio……………………...19

Canale orizzontale e Modalità base dei tempi ………………………………………………….…..20

Circuito di generazione del trigger………………………………………………………………….20

Circuito di hold-off………………………………………………………………………………….20

Oscilloscopio a doppia traccia………………………………………………………………………21

Oscilloscopio numerico e Principio di funzionamento……………………………………………..22

Convertitori A/D…………………………………………………………………………………….22

Flash converter……………………………………………………………………………………...22

Convertitore SAR…………………………………………………………………………………...23

Modalità di gestione della memoria………………………………………………………………...23

M.A.P. - Misure per l’automazione e la produzione industriale 1

Convertitori D/A…………………………………………………………………………………….24

R-2R………………………………………………………………………………………………...24

R pesate……………………………………………………………………………………………..24

Modalità di campionamento………………………………………………………………………...25

Tempo reale…………………………………………………………………………………………25

Tempo equivalente asincrono……………………………………………………………………….26

Tempo equivalente sincrono………………………………………………………………………...27

Voltmetri numerici………………………………………………………………………………….28

Voltmetro a singola rampa………………………………………………………………………….28

Errore di quantizzazione…………………………………………………………………………….29

Voltmetro a doppia rampa…………………………………………………………………………..30

Confronto fra tempo di misura e risoluzione………………………………………………………..31

Voltmetro multirampa run-down……………………………………………………………………32

Voltmetro a conversione tensione/frequenza……………………………………………………….33

Resistori a 3 e a 4 morsetti………………………………………………………………………….35

Metodi per la misura di resistenze in continua: ……………………………………………………36

Caduta di potenziale………………………………………………………………………………...36

Ponte di Wheatstone………………………………………………………………………………...37

Metodo Voltamperometrico………………………………………………………………………...37

Misura diretta di periodo e di frequenza con contatore numerico…………………………………..41

Contatori reciproci…………………………………………………………………………………..41

Grafico per il confronto delle risoluzioni relative…………………………………………………..43

Misuratore di picco………………………………………………………………………………….44

Misuratore picco/picco……………………………………………………………………………...44

Voltmetro a valor medio…………………………………………………………………………….45

Raddrizzatore e semionda…………………………………………………………………………...45

Raddrizzatore a doppia semionda…………………………………………………………………...46

Termocoppie………………………………………………………………………………………...47

Effetto Seebeck e effetto Peltier ……………………………………………………………………47

M.A.P. - Misure per l’automazione e la produzione industriale 2

Definizione di misura e misurazione

Misurare una qualsiasi grandezza fisica (detta misurando) significa caratterizzarla dal punto di vista

quantitativo, confrontandola con un’altra, ad essa omogenea, convenzionalmente assunta unitaria.

Pertanto, la misura di tale grandezza fisica è costituita da un’unità di misura e da un numero che

esprime quante volte detta unità è contenuta nella grandezza da misurare. Il procedimento

sperimentale che si usa per associare misura a misurando è detto misurazione.

Errori nelle misure

Nell’eseguire una misurazione, si commette sempre un errore

= −

E M V

pari alla distanza tra il valore vero V del misurando e il risultato M della misurazione. Spesso si

indica tale errore in termini relativi − −

( M V ) ( M V )

= =

e V M

Gli errori si dividono in tre tipologie:

1. grossolani, dovuti ad una distrazione e facilmente correggibili;

sistematici, al ripetersi delle misurazioni mantengono segno e ampiezza e possono essere

2. corretti in linea di principio se si riuscisse a determinare il valore senza incertezze. Ciò è

impossibile, quindi lasceranno sempre un’aliquota imponderabile;

3. aleatori, al ripetersi delle misurazioni cambiano in segno ed in modulo e non sono

correggibili, ma governati da leggi statistiche.

Alla fine non resta che trovare un valore che non esiste, ma noi convenzionalmente lo riterremo

vero.

M.A.P. - Misure per l’automazione e la produzione industriale 3

Definizione di misurazione diretta ed indiretta

Una grandezza misurabile direttamente è una grandezza per la quale si può definire e realizzare

fisicamente l’operazione di somma ed eseguire il rapporto con una grandezza di riferimento (per

esempio, una tensione misurata direttamente con un voltmetro). Una grandezza misurabile

indirettamente è una grandezza la cui misura viene ottenuta dalla misurazione di altre grandezze,

legate ad essa da una legge fisica del tipo =