METROLOGIA E DISPOSITIVI PER LA MISURA E IL MONITORAGGIO

Docenti: 
VANALI Marcello
Crediti: 
6
Anno accademico di offerta: 
2017/2018
Settore scientifico disciplinare: 
MISURE MECCANICHE E TERMICHE (ING-IND/12)
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Lingua dell'insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Il corso si propone come obiettivo fondamentale quello di rendere lo studente capace di eseguire correttamente le più comuni misure meccaniche e termiche sia statiche che tempo-varianti. Al termine del corso lo studente deve conoscere gli elementi della metrologia di base, secondo le normative nazionali ed internazionali, deve saper leggere un catalogo e scegliere lo strumento di misura adeguato, sapere acquisire dei dati, sviluppare senso critico sulle misure conoscere gli elementi fondamentali del sistema qualità e le norme operative.
Le lezioni sono caratterizzate da frequenti riferimenti alle normative tecniche e al sistema qualità, sono affiancate da attività di laboratorio informatico, allo scopo di dimostrare concretamente gli argomenti trattati e rendere familiare l’attività sperimentale. Visite a laboratori scientifici e didattici completano l’offerta formativa.

Conoscenze e capacità di comprendere: mediante le lezioni frontali tenute durante il corso, lo studente acquisirà i metodi e le conoscenze necessari a capire e comprendere le prestazioni degli strumenti di misura ed i loro campi applicativi.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Mediante le esercitazioni pratiche svolte in classe ed in laboratorio informatico, gli studenti apprendono come applicare le conoscenze acquisite in un contesto reale di progettazione, nonché in ambiti multidisciplinari o non familiari.
La possibilità di realizzare in gruppo un lavoro d’anno interdisciplinare e facoltativo, consente allo studente di estendere ed applicare con un’attività pratica, in scala ridotta, le conoscenze acquisite teoricamente relative alla progettazione e alla realizzazione di un impianto di servizio dal punto di vista della catena di misura e controllo.

Autonomia di giudizio
Lo studente dovrà essere in grado di comprendere e valutare in maniera critica il funzionamento e le prestazioni dei diversi strumenti/sistemi/catene di misura al fine di poter individuare le soluzioni applicative più adatte

Capacità comunicative
Tramite le lezioni frontali, il confronto con il docente e l’eventuale progetto d’anno, lo studente acquisisce il lessico specifico inerente al mondo delle misure. Ci si attende che, al termine del corso, lo studente sia in grado di trasmettere, in forma orale e in forma scritta, i principali contenuti del corso, quali idee, problematiche ingegneristiche e relative soluzioni. Lo studente deve comunicare le proprie conoscenze con mezzi adeguati, pertanto per la risoluzione di problemi numerici ci si attende l’utilizzo di strumenti di uso comune nel settore, quali tabelle, schemi impiantistici, diagrammi di flusso, fogli di calcolo numerici.

Capacità di apprendimento
Lo studente che abbia frequentato il corso sarà in grado di approfondire le proprie conoscenze in materia di metrologia e monitoraggio attraverso la consultazione autonoma di testi specialistici, riviste scientifiche o divulgative, anche al di fuori degli argomenti trattati strettamente a lezione, al fine di affrontare efficacemente l’inserimento nel mondo del lavoro o intraprendere percorsi di formazione successivi.

Prerequisiti

Sono consigliati gli esami di Analisi, Geometria, Meccanica Applicata alle Macchine

Non esistono propedeuticità obbligatorie. Sono consigliati gli esami nell'ambito di Analisi, Geometria, Meccanica Applicata alle Macchine, Costruzioni di Macchine

Contenuti dell'insegnamento

Elementi di Metrologia, Misure e strumenti di Misura, Sisitemi di Monitoraggio

Il corso si propone di fornire allo studente i criteri generali di scelta e realizzazione di sistemi di misura da semplici a complessi. Si parte dalla metrologia di base e dalle prestazioni statiche e dinamiche degli strumenti di misura per affrontare poi le tipologie principali di strumenti utilizzati nell'ambito dell'Ingegneria meccanica

Programma esteso

Programma
La misura e la misurazione: modello di misura, valutazione dell’incertezza nelle misure, sistemi ed unità di misura, proprietà statiche degli strumenti, taratura statica, certificazione e accreditamento, le catene di misura.
Elementi di analisi dei segnali: la conversione analogico-digitale, il campionamento e l’aliasing, cenni su serie e trasformata di Fourier, cenni sull’analisi dei segnali nel tempo.
Dinamica degli strumenti di misura: modello di misura per misure dinamiche, la funzione di trasferimento, la funzione di trasferimento armonica, strumenti di ordine 0,1,2, parametri che ne caratterizzano il comportamento dinamico.
Complementi di strumentazione analogica: circuiti e catene di misura, amplificatori, filtri e loro impiego, strumenti di visualizzazione e registrazione.
Misure Meccaniche. Studio e caratteristiche metrologiche, sensibilità ai disturbi e loro attenuazione, applicabilità a grandezze tempovarianti di:
- Misure di spostamento: trasduttori resistivi e induttivi, a trasduttore differenziale, trasduttori senza contatto a triangolazione laser e correnti parassite;
- Misure di spostamento assoluto, di accelerazione, servoaccelerometri;
- Misure di deformazione: estensimetri a resistenza elettrica;
Misure di Temperatura: scale di temperatura, la scala internazionale di temperatura, termometri a dilatazione, a resistenza elettrica, termocoppie, a radiazione, cenni ad altri sensori a non contatto ed alle termocamere.

Programma esteso:
La misura e la misurazione: modello di misura, valutazione dell’incertezza nelle misure, sistemi ed unità di misura, proprietà statiche degli strumenti, taratura statica, certificazione e accreditamento, le catene di misura.
Elementi di analisi dei segnali: la conversione analogico-digitale, il campionamento e l’aliasing, cenni su serie e trasformata di Fourier, cenni sull’analisi dei segnali nel tempo.
Dinamica degli strumenti di misura: modello di misura per misure dinamiche, la funzione di trasferimento, la funzione di trasferimento armonica, strumenti di ordine 0,1,2, parametri che ne caratterizzano il comportamento dinamico.
Misure Meccaniche. Studio e caratteristiche metrologiche, sensibilità ai disturbi e loro attenuazione, applicabilità a grandezze tempovarianti di:
- Misure di spostamento: trasduttori resistivi e induttivi, a trasduttore differenziale, trasduttori senza contatto a triangolazione laser e correnti parassite;
- Misure di spostamento assoluto, di accelerazione, servoaccelerometri;
- Misure di deformazione: estensimetri a resistenza elettrica;
Misure di Temperatura: scale di temperatura, la scala internazionale di temperatura, termometri a dilatazione, a resistenza elettrica, termocoppie, a radiazione, cenni ad altri sensori a non contatto ed alle termocamere.

Bibliografia

Ernest O. Doebelin, Strumenti e Metodi di Misura, McGraw-Hill Publishing Group Italy, 2008

Gli appunti del corso in formato PDF, proiettati a lezione, e tutto il materiale impiegato durante le lezioni e le esercitazioni (lucidi, schemi impiantistici, fogli Excel, filmati) sono resi disponili agli studenti tramite portale Elly.
In aggiunta al materiale condiviso, lo studente può approfondire personalmente alcuni argomenti affrontati durante il corso facendo riferimento ai seguenti testi:

Ernest O. Doebelin, Strumenti e Metodi di Misura, McGraw-Hill Publishing Group Italy, 2008

Metodi didattici

Lezioni frontali
Esercitazioni
Lab Informatici

Il corso ha un peso di 9 CFU, che corrispondono a 63 ore di lezione. Le attività didattiche saranno condotte privilegiando lezioni frontali in aula alternate a esercitazioni in laboratorio informatico. Durante le lezioni frontali vengono affrontati gli argomenti del corso da un punto di vista teorico-progettuale, al fine di favorire la comprensione profonda delle tematiche e di far emergere eventuali preconoscenze sui temi in oggetto da parte dei formandi.
Durante le esercitazioni svolte in classe, durante le quali è possibile avvalersi di strumenti personali di calcolo quali elaboratori, gli studenti saranno tenuti ad applicare la teoria ad un esercizio, un caso studio reale o un progetto sviluppato secondo i criteri metodologici illustrati nelle lezioni e nel materiale bibliografico e didattico.
La possibilità di realizzare in gruppo (3 o 4 persone al massimo) un lavoro d’anno interdisciplinare e facoltativo, consente allo studente di estendere ed applicare con un’attività pratica, in scala ridotta, le conoscenze acquisite teoricamente relative alla progettazione e alla realizzazione di un impianto di servizio.
Le slide e gli appunti utilizzate a supporto delle lezioni verranno caricate a inizio corso sulla piattaforma Elly.
Gli appunti, i lucidi, i fogli di calcolo, le tabelle e tutto il materiale condiviso è considerato parte integrante del materiale didattico. Si ricorda agli studenti non frequentanti di controllare il materiale didattico disponibile e le indicazioni fornite dal docente tramite la piattaforma Elly, unico strumento di comunicazione impiegato per il contatto diretto docente/studente.
Su tale piattaforma, giorno per giorno, vengono indicati gli argomenti affrontati a lezione che andranno poi a costituire l’indice dei contenuti in vista della preparazione all’esame finale.

Modalità verifica apprendimento

Scritto

La verifica dell’apprendimento prevede una prova scritta basata su domande a risposte aperte e non della durata di circa 2 ore. La prova consiste normalmente di 10-12 quesiti che possono vertere su contenuti teorici, dimostrazioni, esercitazioni affrontati durante il corso; Il peso di ciascuna domanda viene valutato ad ogni prova scritta e se diverso da 1 comunicato agli studenti. La prova è superata se raggiunge un punteggio pari ad almeno 18 punti. La lode viene assegnata nel caso del raggiungimento del massimo punteggio su ogni item a cui si aggiunga la padronanza del lessico disciplinare.
Gli studenti che svolgono il lavoro di gruppo facoltativo sono esonerati dalle domande del tema d’esame scritto che vertono sui contenuti relativi alla seconda parte de corso. Gli argomenti esatti da cui saranno esonerati sarà comunicato all'inizio del corso stesso.

Altre informazioni

Dispense e link a siti di interesse verranno forniti durante il corso