facoltà di
INGEGNERIA
salita Sperone 31 98166 S. Agata - Messina
web: http://ww2.unime.it/ingegneria
CORSO di LAUREA in
INGEGNERIA DEI MATERIALI

Presidente : Prof. Antonino Valenza


FONDAMENTI della MISURAZIONE

PROGRAMMA

DIARIO di ESAMI

ORARIO delle LEZIONI

PRENOTAZIONI ESAMI


PROGRAMMA di:
FONDAMENTI della MISURAZIONE
(1/2 annualità)

Corso di Laurea in: INGEGNERIA dei MATERIALI
A. A. 2003-2004
Docente: Ing. Roberto Montanini

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INTRODUZIONE AL CORSO
Generalità sul concetto di misura. Significato di una operazione di misurazione. Regole di presentazione dei dati sperimentali in forma numerica (cifre significative) ed in forma grafica (fattore di taratura, presentazione della caratteristica di uno strumento secondo OIML, presentazione dei residui rispetto a una retta ai minimi quadrati). Applicazioni nel campo dell’ingegneria industriale, dell’ingegneria biomedica e nel controllo di qualità. Metodi fondamentali di misurazione: confronto diretto e confronto indiretto con strumenti tarati.
2h lezione

SISTEMI DI UNITÀ DI MISURA
Cenni sull'evoluzione storica dei sistemi di unità di misura. Descrizione del sistema internazionale (SI) di unità di misura e della metodologia di disseminazione dei campioni. Grandezze fondamentali e grandezze derivate. Unità fondamentali e unità derivate. Prefissi per multipli e sottomultipli. Errori da evitare. Fattori di conversione di unità di misura. Il Sistema Nazionale di Taratura (SNT). Istituti metrologici primari e centri di taratura (SIT). Metrologia scientifica e metrologia legale. Enti normativi nazionali ed internazionali.
2h lezione
4h esercitazione

ELEMENTI DI STATISTICA APPLICATA ALL’INGEGNERIA
Passaggio dai concetti deterministici ai concetti statistici. Variabili casuali continue e variabili casuali discrete. Concetti fondamentali di statistica per l’elaborazione dei dati sperimentali: frequenze assolute, frequenze relative e probabilità di un evento. Funzione di densità di probabilità e funzione di probabilità cumulata. Rappresentazione grafica dei dati: istogramma delle frequenze, poligono delle frequenze e grafico delle frequenze cumulate. Caratteristiche di una distribuzione statistica: costanti di posizione, costanti di dispersione, parametri di asimmetria e curtosi, gradi di libertà, variabili standardizzate. Modelli teorici di distribuzioni statistiche: distribuzione rettangolare, distribuzione normale o di Gauss, distribuzione t di Student. Sperimentazione ed inferenza statistica: distribuzione delle medie campionarie, intervalli e livelli di confidenza. Analisi della normalità di una distribuzione sperimentale: uso del grafico di probabilità normale (GPN), test del c². Criteri di esclusione dei valori meno probabili. Analisi di regressione lineare semplice e misure di correlazione. Il metodo dei minimi quadrati. Cenni sul Design of Experiment (DOE) e sull’analisi della varianza (ANOVA).
8h lezione
4h esercitazione

ESPRESSIONE E VALUTAZIONE DELL’INCERTEZZA DI MISURA
Confronto tra il concetto di errore ed il concetto d'incertezza. Contributi all'incertezza determinati per via statistica - Incertezza di tipo A. Calcolo delle varianze associate. Contributi all'incertezza non determinati per via statistica - Incertezza di tipo B. Cause d'incertezza di cui non è nota la distribuzione - ipotesi di distribuzione rettangolare o trapezoidale. Cause d'incertezza per cui si ritiene più probabile la zona prossima al valor medio - ipotesi di distribuzione triangolare. Calcolo delle varianze associate. Legge di propagazione delle incertezze tipo. Gestione di processi di misura descritti da un'equazione analitica. Gestione di processi di misura descritti da una procedura operazionale. Calcolo della varianza della variabile dipendente. Calcolo dell'incertezza estesa. Calcolo dei gradi di libertà. Determinazione del fattore di copertura. Criteri generali per la dichiarazione dell’incertezza.
4h lezione
4h esercitazione

IL SISTEMA DI MISURA GENERALIZZATO
Descrizione funzionale di una catena di misura. Schema a blocchi. Esempi. Classificazione delle grandezze di ingresso e delle grandezze di uscita. Metodi di correzione degli ingressi indesiderati (interferenti e modificanti). Effetti di inserzione di uno strumento di misura.
I° Stadio: Sensori e Trasduttori. Trasduttori attivi e passivi. Strumenti analogici e digitali. Metodi di zero e a deflessione. Misure con e senza contatto.
II° stadio: Condizionamento dei Segnali. Circuito a ponte, circuito potenziometrico, amplificatori, amplificatori operazionali, filtri passa-basso, passa-alto e passa-banda, conversione A/D e D/A, modulazione e demodulazione in ampiezza.
III° stadio: Visualizzazione, Trasmissione e Registrazione dei Segnali. Sistemi di registrazione analogici: galvanometro D’Arsonval, voltmetro, oscillografo, oscilloscopio, registratore X-Y, registratore magnetico a nastro. Sistemi di registrazione digitali: codifica binaria, problemi legati al campionamento ed alla discretizzazione dei segnali, il fenomeno dell’aliasing, trasmissione seriale e parallela dei dati, struttura del bus e protocolli di comunicazione, il voltmetro digitale, sistemi di data-logging, sistemi di acquisizione dati, schede di acquisizione per PC, oscilloscopio digitale, analizzatore di spettro.
10h lezione
6h esercitazione

ANALISI DELLE PRESTAZIONI STATICHE DEGLI STRUMENTI DI MISURA
Precisione, accuratezza, ripetibilità, sensibilità, linearità, soglia, risoluzione, isteresi, leggibilità della scala, impedenze di ingresso e di uscita. Calibrazione statica di uno strumento di misura. Esempi.
4h lezione

MISURE MECCANICHE
Misure di lunghezza: campioni di lunghezza, calibri, micrometri, blocchetti calibrati, comparatori meccanici.
Misure di deformazione: estensimetri elettrici a resistenza, principio di funzionamento, estensimetri a filo e fotoincisi, sensibilità longitudinale e trasversale, il fattore di taratura e la sua determinazione. Componenti di un estensimetro: griglia, supporto, terminali, adesivo, protettivo. Modalità di applicazione di un estensimetro. Circuiti di misura, collegamenti a ¼ di ponte, a ½ ponte ed a ponte intero.
4h lezione
4h esercitazione

MISURE TERMICHE
Misure di temperatura. La scala termodinamica assoluta. La scala internazionale pratica di temperatura (ITS90). Le scale di temperatura Celsius e Fahrenheit. Cenni sui principali tipi di termometri: a dilatazione, a resistenza elettrica, termocoppie.
2h lezione
2h esercitazione


Il corso comprende esercitazioni in aula per l’approfondimento degli argomenti trattatati a lezione ed esercitazioni in laboratorio per l’applicazione dei concetti sviluppati.


Testi consigliati
E.O. Doebelin, Measurements Systems: Application and Design, Ed. McGraw-Hill.
J.W. Dally, W.F. Riley, K.G. McConnell, Instrumentation for Engineering Measurements, Ed. J. Wiley & S.
T.G. Beckwith, R.D. Marangoni, J.H. Lienhard, Mechanical Measurements, Addison-Wesley Publishing.
UNI CEI 9 - Guida alla espressione dell’incertezza di misura.
F.P. Branca, Misure Meccaniche, Edizioni Scientifiche Associate.
P.H. Sydenham, Handbook of Measurements Science, vol. 1 e 2, Ed. J. Wiley & Sons.


Modalità d’esame
L'esame prevede due prove in itinere da svolgere in aula e/o in laboratorio ed una prova finale orale.



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