Catene di misura, principi fisici dei sensori. Concetto di misura. Errori, classificazione propagazione nelle catene di misura, metodi di elaborazione dei dati , stima della media e varianza.
Campionamento digitali. Spettri di potenza. Autocorrelazione di segnali. Filtri analogici e digitali. Misure di base forze, pressioni, temperature, portate, velocità, posizione, coppia e concetti di verifica prestazionale e collaudo.
"Theory and design for mechanical measurements”, R.S. Figliola, D.E. Beasley, John Wiley & Sons, 1991
“Fundamentals of temperature, pressure and flow measurements”, R.P. Benedict, A Wiley-Interscience Publication John Wiley & Sons, 1984
“Fluid Mechanics Measurements”, R.J. Goldstein, Hemisphere publishing corporation, 1983
“Strumenti e metodi di misura”, E. O. Doeblin, Mc GRAW-HILL INTERNATIONAL EDITIONS
“Measurment System - Application and design”, E. O. Doeblin, Mc GRAW-HILL INTERNATIONAL EDITIONS
Dally, “Experimental stress analysis”, College House Enterprises, 2005.
Bray, Vicentini “Meccanica Sperimentale”, Levrotto e Bella, 1975
Ajovalasit “Analisi sperimentale delle tensioni con gli estensimetri elettrici a resistenza”, Aracne, 2008.
Cigada, Comolli, Manzoni “Estensimetria Elettrica”, Città Studi Edizioni, 2006.
Azzoni “Strumenti e misure per l’ingegneria meccanica”, Hoepli, 2006.
Obiettivi Formativi
CC3
La conoscenza sistematica degli aspetti chiave della progettazione meccanica dell’ingegneria industriale ed i relativi metodi; per questi ultimi, la comprensione di quali siano i più idonei al fine di definire un prodotto e le sue caratteristiche. La tecnologia dei materiali impiegabili, lo studio meccanico di parti e assiemi, il loro dimensionamento, lo studio del loro comportamento statico e dinamico e delle interazioni tra componenti, le tecnologie per la loro produzione, la loro rappresentazione grafica sono le aree di conoscenza e comprensione.
CC4
La conoscenza della termodinamica, teorica ed applicata agli impianti ed ai sistemi energetici, e dei fenomeni fluidodinamici nonché dei modelli in grado di rappresentarli; la conoscenza dei sistemi e delle macchine per la produzione e la conversione dell’energia, con riferimento particolare alle turbomacchine ed agli apparati industriali di combustione. La comprensione del ruolo svolto dalle diverse tecnologie energetiche al fine di garantire la sostenibilità ambientale ed economica della produzione
CA3
La capacità di scegliere e applicare appropriati metodi analitici, di modellazione, di verifica e di sperimentazione per progettare, analizzare e collaudare macchine e impianti includendo: l’interpretazione e la realizzazione di disegni di particolari e complessivi anche con l'utilizzo di sistemi software; il dimensionamento e la verifica funzionale e strutturale di componenti e di gruppi meccanici sollecitati staticamente e a fatica; l’impostazione funzionale della progettazione di un sistema meccanico, applicando i principi della cinematica, della cinetostatica, della statica e della dinamica; l’analisi delle caratteristiche dei materiali metallici e polimerici per la realizzazione dei componenti, tenendo conto delle condizioni di impiego; la capacità di scelta del migliore processo produttivo finalizzato alla realizzazione dei componenti meccanici; l’analisi e progettazione dei sistemi produttivi incluso lo studio affidabilistico, di sicurezza e di sostenibilità economica e ambientale.
CA4
La capacità di scegliere e applicare appropriati metodi analitici, di modellazione e di sperimentazione per progettare, analizzare e collaudare macchine a fluido, motori termici e di sistemi per la conversione dell'energia, includendo: l’applicazione dei criteri di progettazione degli impianti tecnici e termotecnici, di distribuzione dei fluidi e dell'energia; l’applicazione dei principi della termodinamica a sistemi semplici; la comprensione dei principali cicli termodinamici e la lettura di diagrammi termodinamici; l’individuazione dei meccanismi di trasmissione del calore significativi per le applicazioni ingegneristiche; l’analisi e la progettazione funzionale di apparati di interesse meccanico quali turbomacchine, impianti di conversione energetica e motori a combustione interna; la valutazione delle prestazioni energetiche, economiche e ambientali di macchine a fluido, termiche e di elementi oleodinamici.
Più in dettaglio il corso intende accrescere le conoscenze e le capacità nell'ambito della sperimentazione, misura e collaudi su macchine, strutture e prodotti e processi industriali. In particolare, il corso permette allo studente di acquisire le conoscenze su :
- significato di misura, sperimentazione, controllo e collaudo. Misure statiche e dinamiche;
- sensori, principali principi fisici utilizzati e catene di misura per i diversi tipi di misura;
- analisi dei dati e loro trattamento, tenendo conto degli errori ed incertezze di misura;
Attraverso esempi e casi studio il corso si pone l'obbiettivo anche di accrescere la capacità di applicare le conoscenze sopra elencate e la comprensione, in particolare:
- per identificare e quantizzare problemi e formulare soluzioni nell’ambito dell’ingegneria meccanica;
- identificare i metodi più idonei per effettuare la sperimentazione o il controllo su un prodotto/struttura/macchinario e per accertarne/ verificarne/collaudarne le sue caratteristiche.
-per comprendere come si possono verificare le prestazioni e migliorare i sistemi, innovare i medesimi anche attraverso lo sviluppo ed il miglioramento dei metodi di misura e controllo, nell’ambito dell’ingegneria meccanica.
Ulteriore obbiettivo è quello di far raggiungere una preparazione adeguata per poter accedere al terzo livello degli studi universitari (frequenza a master di secondo livello ed a scuole di dottorato), in modo da approfondire ulteriormente conoscenze e capacità nell’ambito della ricerca.
Prerequisiti
solide basi di fisica, analisi, fisica tecnica e costruzione delle macchine.
Metodi Didattici
il corso viene affrontato essenzialmente attraverso lezioni frontali lasciando un po' di spazio per qualche esperienza di laboratorio per meglio comprendere l'uso di strumentazioni anche avanzate.
Altre Informazioni
l'approccio sperimentale, anche se faticoso,permette di familiarizzare con sensori e sistemi di acquisizione e controllo finalizzando le nozioni teoriche
Modalità di verifica apprendimento
CT1-Comunicazione tecnica in forma scritta (redazione di rapporti e relazioni individuali
CT2-Lavoro in gruppo in modalità coordinata
CT3-Sviluppo di una espressione e discussione tecnica adeguata di proprie argomentazioni
CT4-Rappresentazione e comunicazione grafica (redazione di schemi, grafici e tabelle)
CT5-Comprensione di norme tecniche
CT6-Conduzione di ricerche bibliografiche mediante le principali risorse (biblioteche, banche dati scientifici, ecc.)
CT7-Rispettare impegni e tempi
CT8-Comunicazione attraverso presentazioni e sistemi Web
Inoltre, a titolo volontario si prevede l'esecuzione di una esperienza di misura in laboratorio e relativo elaborato, da svolgere normalmente in gruppo.
In questo caso l'elaborato è oggetto di discussione durante la verifica orale finale che si articola nelle seguenti parti:
1) presentazione e discussione dell'eventuale elaborato (dieci-quindici minuti)
2)Successivo esame orale 25-30minuti (due domande ""teoriche"" prese dal programma, oppure un quesito di carattere applicativo, sul collaudo di un sistema o di un componente di impianto)
La durata complessiva dell'esame orale è circa 30-40 minuti.
Programma del corso
concetti di base su misure e sistemi di misura.
Sistemi di misura e componenti principali, connessioni e catena di misura.
Caratteristiche degli strumenti. Segnali costanti e variabili nel tempo. Errori; definizione individuazione e propagazione nella catena di misura e combinazione degli errori.
Misure di temperatura; effetto seebek e termocoppie, leggi delle termocoppie, termoresistenza e termistori.
Misure avanzate di temperatura; sistemi radiometrici ed errori.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Questo insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile
Energia pulita e accessibile
Industria, innovazione e infrastrutture
Agire per il clima