Misure meccaniche e termiche - domande aperte

CURVA DI TARATURA BILINEARE

Se la distribuzione di coppie (qi,qo) ottenuta durante la taratura CURVA DI TARATURA SIGMOIDE

statica si presenta in questo modo, essa non può essere Se la distribuzione di coppie (qi,qo) ottenuta durante la taratura statica

approssimata da una retta ma può essere considerata lineare si presenta in questo modo, essa può essere approssimata da una

con rette interpolanti diverse nei tratti di 0 ≤ qi < 1 e 1 ≤ qi ≤ 2 . retta solo nel tratto centrale. Pertanto lo strumento avrà

Tale distribuzione presenta un’incertezza di linearità a comportamento lineare solo per 50 ≤ qi < 150 . Tale distribuzione

percentuale della lettura costante (A). presenta un’incertezza di linearità combinata A+B.

Descrivere i metodi fondamentali per la misura di forza

Sappiamo che attraverso la forza si misurano molte altre grandezze b)Acellerometro.Misura dell’accelerazione di un corpo di

fisiche quali: la pressione, la massa nota sottoposto alla Fi,Misurando l’accelerazione

sollecitazione, l’accelerazione, la coppia, la potenza ... di un corpo di massa nota alla quale è applicata la forza

Per questo si possono sfruttare queste relazioni fisiche per individuare incognita. F=MA

nella pratica dei metodi per misurare la forza c)Equilibrio di dispositivi soggetti a forze magnetiche ed

a)Bilance meccaniche: alla Fi Bilanciandola attraverso una forza magnetica

Bilancia analitica,ad azzeramento: nota.

Questo strumento è tra i più antichi che si conoscano e costituisce un d)Cella di carico pneumatica:Utilizzando la forza per

metodo diretto di misura, dal mettere in pressione un fluido e quindi misurare la

momento che si eguaglia la forza peso F=mg incognita con quella di pressione.

una massa campione. Non avendo una scala Conversione della Fi in una pressione e misura della

graduata, ma solamente un indice muto, la bilancia è anche un tipico pressione

metodo ad azzeramento. L’applicazione della forza provoca una deflessione x del

Bilancia a pendolo opera per deflessione in quanto funziona diaframma e quindi un aumento di Po perché l’ugello di

equilibrando la forza da misurare Fi e la forza perso di riferimento F alimentazione e di uscita sono chiusi. Aumenta così la

1.Nastro d’acciaio che scorre verso il basso facendo ruotare il pressione

contrappeso quando viene applicata Fi dell’aria interna sull’area A del diaframma e si genera

2.Il secondo settore,solidale al primo ruota e tende il secondo nastro una forza di reazione che tende a far tornare il

d’acciaio facendo scendere la barra diaframma nella posizione iniziale.

3.La discesa della cremagliera provoca la rotazione θo dell’ingranaggio All’equilibrio statico si ha:dove kd è la rigidezza del

che viene letta sulla barra graduata diaframma e kn il guadagno dell’ugello. (disegno)

Bilancia a piattaforma anche essa ad azzeramento:Il sistema di e)Trasduttori di forza elastici - celle di carico:Applicando

leveraggi permette di misurare anche forze molto grandi con campioni la forza ad un elemento elastico e misurandone la

di massa piccoli. deformazione. Conversione della Fi in una deformazione

Dinamometri a pendolo: Forze dirette lungo una “linea d’azione elastica e misura della deformazione

qualsiasi”, devono essere misurate con i dinamometri. f)Misurando il cambiamento della frequenza propria di

- a e b variano a seconda del carico P applicato un cavo messo in tensione dalla

- p serve da contrappeso per mantenere sempre il baricentro del forza da misurare.Misura della variazione della

sistema G sulla barra l frequenza di risonanza di una struttura a cui è applicata

-G è il baricentro della massa totale m delle aste a, p b, l e dei pesi Q e la Fi

p La struttura può essere una barretta di densità ρ e

(disegno) lunghezza L che entra in risonanza se sottoposta alla

I dinamometri classici sono tutti basati, chi più chi meno, sulla misura trazione con una forza Fi.

della deformazione di un elemento elastico, provocata dalla forza F.

Descrivere i metodi per effettuare la misura di potenza a seconda che si consideri di misurarla su macchina operatrice o macchina

motrice. La potenza frenante dipenderà dalla forza F e dalla velocità

Premesso che P=FxV e P=CxW tangenziale v=ωr con r il raggio medio della corona d’acqua: Wf = Fv

La potenza meccanica su un sistema meccanico che trasla è la forza frenante puo essere scritta , ro densita del fluido e k costante

pari al prodotto tra la forza applicata F e la velocità v con cui dipendente dalla forma del girante

trasla P=FxV,su un albero rotante è il prodotto tra la coppia C e

la velocità angolare ω. Per cui per effettuare misure di potenza

occorrone due misure separate di C e w

Per la misura di velocità angolare w si possono usare degli FRENI ELETTRICI

encoder o ruote dentate calettate sull’albero e sensori di I freni elettrici possono essere in corrente continua o alternata. Le

prossimità (a correnti parassite, ad effetto Hall, ottici). tipologie più comuni sono:Dinamo-freno,Freno a correnti

Nel caso di misure su macchina motrice,la potenza e' misurata parassite,Freno a polveri magnetiche

sul generatore occorre utilizzare un dispositivo che sia capace DINAMO-FRENO

di assorbire la potenza erogata: FRENI.

Esistono diverse tipologie di freni per la misura della potenza

erogata da una macchina motrice:

FRENI MECCANICI La coppia frenante e' funzione della corrente che circola nella dinamo

C=f(I) la potenza dissipata in calore e' W=RI^2 le curve caratteristiche

sono rette con pendenza legata alla Restistenza del circuito

FRENO A correnti parassite

È costituito da uno statore montato su cuscinetti di supporto, che

contiene il circuito di eccitazione che produce un campo magnetico

costante e da un rotore dentato.

Il passaggio dei denti del rotore provoca delle correnti parassite nello

statore che da un lato generano un campo magnetico frenante,

le ganasce vengono fermate da un Peso P posto ad una dall’altro dissipano energia sotto forma di calore asportata da un

distanza b dall'asse di rotazione,quando la puleggia ruota si circuito di raffreddamento. Un dinamometro posto tra statore e telaio

genera una forza di attrito T=fN f coefficiente d'attrito ed N la misura la forza di reazione.

forza radiale dovuta alla coppia motrice. Tale forza si oppone Freno a polveri magnetiche

alla rotazione ed è bilanciata dal momento di reazione opposto Ha conformazione identica al freno a correnti parassite.

da F: fN=Fb Pertanto la coppia motrice è proporzionale Nel traferro sono presenti delle polveri ferromagnetiche che si

alla forza di reazione misurata (con una cella di carico per addensano in funzione del campo magnetico e producono una coppia

esempio): C=F b/f La curva di taratura è pertanto una retta. frenante per attrito.

FRENI FLUIDODINAMICI Nel caso di misure su macchina operatrice che assorbe potenza si

I freni idraulici sono i più diffusi. Hanno un principio di usano i TORSIOMETRI

funzionamento semplice: fra rotore e carcassa viene interposta Le misure di coppia vengono effettuate mediante torsiometri che

acqua che viene trascinata in movimento dal rotore. Le perdite possono impiegare diverse tecnologie e applicare sensori per la

incontrate dall’acqua nel suo moto danno luogo a momento misura di deformazione di

frenante torsione (estensimetri) o di spostamento angolare (sensori di

prossimità, LVDT,…).

Quello che si misura è la coppia trasmessa da un generatore

(macchina motrice) ad un utilizzatore (macchina operatrice) attraverso

un albero di trasmissione

Descrivere i parametri fondamentali che descrivono il campo sonoro (pressione acustica, velocità delle particelle dell'aria e intensità

sonora)

Pressione acustica intensita' sonora

La pressione sonora in un punto è la differenza tra la pressione istantanea e la È la potenza acustica per unità di area, ovvero la

pressione ambiente media. L’unità di misura della pressione sonora è il Pascal potenza acustica che fluisce attraverso una

ma viene spesso rappresentata in dB con riferimento alla soglia udibile di 20 superficie diviso l’area della superficie stessa. Come

μPa e si dice Sound Pressure Level (SPL) o livello di pressione (Lp): la velocità delle particelle dell’aria

l’intensità è un vettore con direzione e verso. L’unità

di misura è il (W/m2). Il livello di intensità sonora

espresso in dB è dato da:

velocita' delle particelle dell'aria

La dimensione del volume deve essere molto più piccolo della lunghezza

d’onda del suono. Il livello di velocità delle particelle (Lv) in dB è definito: La

velocità v è il valore RMS della velocità delle particelle dell’aria.

Descrivere i principali descrittori statistici dei segnali nel dominio del tempo (valor medio, RMS, funzione di distribuzione dell'ampiezza)

Media o valor medio

Il valor medio del segnale è la somma su tutto il tempo di

acquisizione dei valori assunti dal segnale stesso. dove ΣΔti rappresenta il tempo totale in cui qi(t) si trova nella banda Δqi

durante l’intervallo di tempo T Si definisce la funzione distribuzione

dell’ampiezza W(qi):

Essendo una componente costante detta anche COMPONENTE

DC di tutto il segnale essa non influenza le fluttuazioni del

segnale stesso. Quello che interessa osservare è la componente

fluttuante o componente AC del segnale.Pertanto il valor medio è

generalmente sottratto dal segnale totale, per avere un segnale a

valor medio nullo: COMPONENTE AC. D’ora innanzi si

considereranno solo segnali con valor medio nullo.

Per descrivere il valor medio assunto dal segnale si può allora

utilizzare il VALOR MEDIO ASSOLUTO ovvero il valor medio del

modulo del segnale

Per descrivere l’energia del segnale si sa ricorso al valor medio

del quadrato del segnale. La probabilità che qi cada tra qi1 e qi2 vale:

Radice quadratica media o valore efficace RMS:Poiché il valor

quadratico medio ha le dimensioni del quadrato della grandezza,

si usa estrarne la radice per ottenere il valore efficace o RMS

(Root Mean Square). La funzione di densità di probabilità più usata è la funzione gaussiana:

Funzione distribuzione dell’ampiezza

Gli indicatori visti finora danno una indicazione dell’ampiezza

media della grandezza in ingresso e non della distribuzione della

ampiezze. Per descrivere la distribuzione delle ampiezze si

ricorre al concetto di probabilità. La probabilità che la variabile in

ingresso qi(t) assuma un valore compreso tra qi(t) e qi(t) + Δqi

vale:

Descrivere il fenomeno del campionamento del segnale, il teorema del campionamento e il problema dell'aliasing