L’insegnamento tratta gli elementi di base della teoria delle misure. Sono presentati i principali strumenti di misura e fornite, gli elementi di base per l’acquisizione dei segnali provenienti da sensori. Nozioni di affidabilità e le relative tecniche di incremento. Sono trattate le forme di certificazione volontaria di prodotto e la marcatura CE.
Particolarmente consigliato il materiale presentato a lezione aggiornati al presente a.a. Inoltre
A.Ferrero, D.Petri, P.Carbone, M.Catelani “Modern Measurements: fundamentals and applications”, Wiley 2015
Obiettivi Formativi
1. La prima parte dell’insegnamento (Elementi di teoria delle misure) evidenzia il ruolo della misura e del processo di misurazione nella conoscenza e interpretazione delle grandezze fisiche. Si mette in evidenza l’importanza della riferibilità metrologica e della taratura, anche in relazione all’accreditamento dei laboratori secondo la norma UNI EN 17025.
2. La seconda sezione riguarda la Strumentazione di misura, i sensori e i sistemi automatici di misura. Sono presentate le principali caratteristiche metrologiche della strumentazione di misura, i sistemi di conversione del segnale analogico-digitale e digitale-analogico, i sistemi automatici di misura. Viene trattato il principio fisico e le caratteristiche di alcuni sensori “base” (accelerometri, termocoppie, ecc.), con relative applicazioni in sistemi automatici di misura mediante software Labview.
3. La terza parte riguarda le Misure per l’affidabilità, la conformità e la certificazione. E’ definita la legge fondamentale dell’affidabilità e i parametri statistici MTTF, MTBF, MTTR. Sono trattate le configurazioni funzionali canoniche e le tecniche di incremento dell’affidabilità. E’ presentata la certificazione cogente e volontaria e i relativi iter con Organismi accreditati.
Prerequisiti
Non sono richieste particolari conoscenze preliminari.
Metodi Didattici
Lezioni frontali e in piattaforma Moodle; esercitazioni sugli argomenti trattati, comprensive di eventuali seminari integrativi.
Altre Informazioni
Descrittore di Dublino – Conoscenze e competenze acquisite
Al termine dell’insegnamento lo studente avrà acquisito conoscenze in merito agli elementi di base della teoria delle misure, agli strumenti e ai metodi di misura, ai sensori principalmente impiegati in ambito elettrico e meccanico, alle tecniche di misura e riferibilità metrologica. Ulteriori conoscenze acquisite riguarderanno gli elementi di base dell’affidabilità, della certificazione di prodotto e della marcatura CE
Lo studente saprà esprimere e interpretare il risultato di una misura, implementare un semplice sistema di misura – sensore, strumento, conversione, analisi e validazione - e gestire un processo di riferibilità metrologica, anche in un contesto di accreditamento di laboratorio. Saprà valutare e interpretare le prestazioni di affidabilità di semplici sistemi e comprendere il processo della certificazione di prodotto.
L'accertamento delle conoscenze e delle competenze acquisite avviene attraverso un esame finale che verte sui temi trattati a lezione; l’accertamento potrà avvenire anche tramite gli esiti dell’attività di laboratorio da cui si potrà avere dimostrazione della padronanza di uso della strumentazione.
Modalità di verifica apprendimento
L’esame finale viene svolto in forma orale, e verterà sui temi trattati nell’ambito del programma.
L’esame prevede domande ed esercizi da svolgere, con eventuali approfondimenti sulla parte di laboratorio.
Per sostenere l'esame orale è richiesta l'iscrizione on-line sul sito web della didattica abilitato alla verbalizzazione elettronica. La lista viene chiusa secondo criteri stabiliti dall’Ateneo. In funzione del numero di persone che si sono registrate all’appello potrà essere predisposto un calendario di giorni, comunicato all’inizio dell’esame. Non si accettano iscrizioni a lista chiusa e a calendario di esame predisposto e comunicato.
Come da regolamento didattico, il numero degli appelli di esame è pari a sette; le date sono stabilite in funzione delle indicazioni fornire dalla presidenza della Scuola di Ingegneria. Le date sono consultabili accedendo alla pagina della Scuola (www. ing.unifi.it), sezione Didattica-Appelli di esame.
La Commissione di esame è costituita da: Marcantonio Catelani, Lorenzo Ciani, Carlo Carobbi, Gabriele Patrizi
Programma del corso
PARTE INTRODUTTIVA - Cenni su normazione, certificazione e accreditamento, riferibilità metrologica.
1. ELEMENTI DI TEORIA DELLE MISURE (1 CFU)
Perché si misura una grandezza fisica; il concetto di misurando, misura e incertezza; il processo di misurazione e le grandezze di influenza. Introduzione al Sistema Internazionale (SI). Unità di misura e campioni. Riferibilità delle misure e significato di incertezza di misura.
2. STRUMENTAZIONE DI MISURA, SENSORI E SISTEMI AUTOMATICI DI MISURA (3 CFU)
Caratteristiche metrologiche degli strumenti di misura e scelta della strumentazione. Riferibilità metrologica, taratura e gestione di un laboratorio. Taratura. Strumentazione numerica, convertitori AD-DA, generatore di segnali, voltmetri numerici, oscilloscopio digitale, sonde I/V, datalogger. Principio di funzionamento e caratterizzazione di termocoppie, accelerometri. Cenni sui sistemi automatici di misura e semplici applicazioni Labview.
3. MISURE PER L’AFFIDABILITÀ, LA CONFORMITÀ E LA CERTIFICAZIONE (2 CFU)
Definizioni di conformità e affidabilità. Modello matematico dell’affidabilità e parametri. Affidabilità di sistema. Prove su componenti per la caratterizzazione affidabilistica. Certificazione di prodotto volontaria e iter di certificazione; direttive comunitarie in ambito elettrico/meccanico e marcatura CE.
ATTIVITÀ DI LABORATORIO ED ESERCITAZIONI
L'attività di laboratorio potrà prevedere l’uso di labview in un sistema automatico di misura.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Gli argomenti trattati nel programma di insegnamento sono frutto di attività di ricerca sperimentale i cui temi si ricollegano ai seguenti Obiettivi dell'Agenda 2030
Obiettivo 7: Assicurare a tutti l’accesso a sistemi di energia economici, affidabili, sostenibili e moderni
Obiettivo 9: Costruire un'infrastruttura resiliente e promuovere l'innovazione ed una industrializzazione equa, responsabile e sostenibile
Le parole chiave di tali obiettivi riguardano infatti l'affidabilità, la resilienza e l'industrializzazione