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Appunti di Misure Meccaniche & Termiche (canale A-L)

corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica (ordinamento ex 270/04)

Facoltà di Ingegneria - Università degli studi di Roma “La Sapienza”

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STRUM. A DEFLESSIONE STRUM. DI ZERO STRUM. REGISTRATORI

(con quadrante graduato) (con indice muto) (memorizzano la funzione y=f(t))

Figura 3.1 Figura 3.2 Figura 3.3

• LA CATENA DI MISURA

Lo schema generale di uno strumento o di un sistema di misura può sempre essere riassunto con lo

schema seguente:

Sensore o Modificatore Strumento

A a

Trasduttore del segnale terminale

Questa schematizzazione rappresenta una (ad anello aperto) nella sua

catena di misura

configurazione più generale. Ciascuno stadio può quindi essere scomposto in due o più sottostadi,

a seconda della complessità dello strumento.

E’ bene osservare subito che l’individuazione degli stadi di una catena di misura per gli strumenti

reali talvolta può essere immediatamente evidente (ad es. termocoppia) qualche altra può essere

nascosta dalla semplicità stessa dello strumento (ad es. dinamometro a molla).

• LE QUALITA’ METROLOGICHE DEGLI STRUMENTI

L’operazione tecnica della misurazione è sempre inserita in un procedimento logico che richiede

tutta una serie di approfondimenti, prima e dopo il momento della misura stessa. Lo scopo ultimo

di una misura è di ottenere con il minor costo possibile le informazioni corrette necessarie alla

comprensione del fenomeno fisico o del processo sotto esame. La prima domanda che ci si deve

porre è : che cosa si vuole misurare e perché

1. si vuole avere un controllo di massima di una grandezza fisica ?

2. si desidera fare una misura scientifica rigorosa ?

3. si desidera utilizzare il valore della misura per un controllo automatico ?

4. si vuole conoscere entro quali limiti può variare una grandezza per impostare un segnale di

allarme ?

In tutti questi casi (e anche in tutti gli altri qui non riportati), va sempre definita a priori la qualità

che la misura deve possedere per rispondere allo scopo in modo soddisfacente.

A.A. 2009/10 LEZ #3 – pag. 2

Appunti di Misure Meccaniche & Termiche (canale A-L)

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Facoltà di Ingegneria - Università degli studi di Roma “La Sapienza”

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Una misura con qualità elevata comporta l’ottenimento di informazioni meno ambigue possibili

sulla grandezza in esame; il dato numerico ricavato deve avere bassa incertezza; queste misure

hanno, in genere, un costo elevato.

Il metodo di misurazione (misura diretta, indiretta, con strumento tarato) va individuato in base alla

qualità richiesta. Lo strumento, quindi, va scelto in base alle prestazioni dichiarate dal costruttore

e/o verificate dall’utilizzatore.

Le esprimono efficacemente in maniera quantitativa le

caratteristiche o qualità metrologiche

prestazioni di uno strumento o di un metodo di misura. Se l’operazione di misura viene condotta

correttamente, le caratteristiche metrologiche di uno strumento costituiscono una valutazione a

priori sulla qualità delle informazioni che sarà possibile ottenere con la misura stessa.

Di seguito viene schematizzato il procedimento logico che orienta una operazione di misura:

grandezza A misura a

STRUMENTO

1. si sceglie lo strumento in base al campo di estensione della grandezza da misurare, in base

all’entità delle variazione che si prevede la grandezza possa avere e anche in base alla velocità

di variazione che si pensa la grandezza possa manifestare.

2. sul dispositivo di uscita dello strumento si legge il dato numerico a .

3. per mezzo della graduazione dello strumento al dato numerico si associa l’unità di misura U

eseguendo di fatto l’operazione di misura: a U = A

4. ma a questo punto si è ottenuta solamente una misura bruta della grandezza fisica A. Occorre

ancora individuare le molte incertezze associate alla misura bruta, correggere il dato ottenuto e

passare quindi alla misura corretta.

5. con l’enorme diffusione degli strumenti digitali è oggi possibile acquisire molte misure

ripetute di una grandezza fisica a a … a . Si pone quindi il problema di individuare il valore

1 2 n

vero della grandezza. Si procede quindi ad una analisi statistica dei dati.

Le sono cinque, definiscono in modo quantitativo le prestazioni dello

caratteristiche metrologiche

strumento e possono quindi essere considerate una misura della qualità dello strumento.

1. CAMPO DI MISURA

2. SENSIBILITA’

3. PRECISIONE

4. FINEZZA

5. RAPIDITA’

• CAMPO DI MISURA

Il campo di misura è l’intervallo compreso tra i valori minimo e massimo della grandezza misurabili

dallo strumento e, all’interno del quale, sono valide le altre qualità metrologiche.

Anche se la graduazione dello strumento può estendersi oltre il campo di misura, nessuno strumento

può misurare una grandezza fisica da 0 a ∞ . Sono utili le seguenti definizioni:

A.A. 2009/10 LEZ #3 – pag. 3

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valore della grandezza al di sotto del quale la “accuratezza” dello

Portata minima: strumento non è più garantita.

valore della grandezza al di sopra del quale la “accuratezza” dello

Portata massima: strumento non è più garantita.

valore superiore alla portata massima oltre il quale lo strumento non

Sovraccarico nominale: sopporta più la grandezza in ingresso e si danneggia. In certi casi può

essere anche 10 volte la portata massima.

Ci si pone ora la domanda: come sono distribuite le tacche della numerazione sul quadrante dello

strumento ? sono equidistribuite o, per esempio, si addensano verso una delle due zone estreme ?

La legge di distribuzione spaziale delle divisioni che costituiscono la scala dello strumento prende il

nome di curva di graduazione.

Essendo una legge, essa può essere rappresentata in forma matematica da un’equazione. La legge

di cui si sta parlando è la sulla quale è fondato il funzionamento dello strumento,

legge fisica

mentre l’equazione è l’equazione rappresentativa della legge fisica.

i u

STRUMENTO u = f(i)

se l’equazione è di 1° grado (una retta) lo strumento si dice lineare !

se l’equazione è di 2° grado (quadratica) lo strumento si dice quadratico !

esempio: determiniamo la curva di graduazione di un termometro a liquido (mercurio o alcool)

Lo strumento funziona in base alla legge fisica dell’espansione volumetrica in

( )

α

= + ⋅ Δ

V V 1 T

funzione della temperatura, la cui espressione matematica è 0

Δ

V

α α

− = ⋅ Δ = ⋅ Δ

V V V T T

ovvero

quindi 0 0 V 0

⋅ Δ

S h α

Δ = ⋅ Δ = ⋅ Δ

V S h T

ma quindi V 0

α ⋅ V

Δ = Δ

0

h T questa è la curva di graduazione.

S

uscita ingresso

A.A. 2009/10 LEZ #3 – pag. 4


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AUTORE

Atreyu

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DESCRIZIONE DISPENSA

Materiale didattico per il corso di Misure meccaniche e termiche del Prof. Zaccaria Del Prete, all'interno del quale sono affrontati i seguenti argomenti: la misurazione; misure dirette e misure indirette; misure con strumenti tarati; la catena di misura; le qualità metrologiche degli strumenti; campo di misura; curva di taratura; il concetto di sensibilità di uno strumento.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in ingegneria meccanica
SSD:
A.A.: 2010-2011

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Misure meccaniche e termiche e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università La Sapienza - Uniroma1 o del prof Del Prete Zaccaria.

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