Informazioni generali

• Anno di corso: 3°
• Semestre: 1°
• CFU: 6

Docente responsabile

Paolo COPPA

Obiettivi del corso

Obiettivi principali del corso sono fornire agli gli studenti le conoscenze fondamentali della teoria della misura e delle caratteristiche degli strumenti, sulle modalità di trattamento dati (analisi di Fourier, elaborazione statistica avanzata dei dati) e sull’uso dei principali strumenti da laboratorio e industriali di tipo meccanico, termico e fluidodinamico.

Prerequisiti

Corsi di Fisica Generale, Metrologia.

Contenuti del corso

Parte generale

Teoria generale della misura, misure dirette e indirette, sensori, attuatori, trasduttori; sensori, condizionatore di segnale, presentazione della misura; segnali di misura nel dominio temporale: grandezze stazionarie, periodiche e impulsive, risposta in ampiezza, frequenza, fase, ritardo, tempo di salita, velocità di risposta, sviluppo in serie di Fourier di un segnale; sistema di misura: strumenti di ordine zero, ordine uno e ordine due, risposta degli strumenti dei diversi ordini al gradino, alla rampa, all’impulso e alle oscillazioni periodiche; caratteristiche metrologiche (statiche) degli strumenti: incertezza di taratura, sensibilità, accuratezza, risoluzione, precisione, incertezza di tipo A e di tipo B; elaborazione statistica dei dati, propagazione dell’incertezza, regressione con i minimi quadrati.

Descrizione dei diversi metodi e strumenti

Misura di lunghezze e spostamenti, estensimetria; misura di tempo e frequenza; misura di massa; misure di velocità; misure di accelerazione e vibrazioni; misure di forza e coppia; misure di pressione e vuoto; misure su fluidi, anemometria a filo caldo e laser; misura di temperatura.

Esperienze di laboratorio

Misura dello spessore di un foglio; analisi di un segnale periodico in serie di Fourier; taratura di termometri; misura mediante estensimetri della deformazione di una lamina.

Ulteriori informazioni sul corso e sulle lezioni, in particolare le modalità e le date di esame, il materiale didattico, sono resi disponibili attraverso le pagine del corso all’indirizzo: http://didattica.uniroma2.it

Materiale di studio consigliato

• Materiale distribuito a lezione. Appunti del docente.

 Testi per consultazione

• E. O. Doebelin, Measurement Systems. Application and Design, Mc Graw Hill, New York, 1990

• T.G. Beckwith, N.L. Buck, R.D. Marangoni, Mechanical Measurements, Addison Wesley (Reading, Massachusset) 1982

• S. Brandtl, Statisical and Computational Methods in Data Analysis, North Holland Publ. (New York), 1981

Modalità d’esame

L’esame è unicamente orale. Durante l’esame vengono discussi i risultati dell’esercitazioni di laboratorio, mediante commento delle modalità operative con sono state eseguite, descrizione della metodologia di misura adottata, delle precauzioni prese, e delle tecniche di elaborazione dati utilizzate. Le altre due domande vertono sulla parte generale e sulla descrizione degli strumenti rispettivamente. La valutazione complessiva dell’esame viene espressa con un punteggio da 18  a 30,  se sufficiente; o insufficiente altrimenti.

 

 

Measurements

 

Aim of the Course

Main goal of the course is to give students the necessary knowledge of the measurement theory and of the instrument static and dynamic properties. Also data processing, both statistical and Fourier analysis, and the use of main instruments for mechanical, thermal and fluid dynamic measurements.

Prerequisites

General Physics Courses, Metrology.

Contents

General

General theory of measurement, direct and indirect measurements, sensors, actuators, transducers, signal conditioning, measurement presentation, measure signal in time domain, steady state periodic and pulse quantities,  amplitude, frequency  and  phase response, delay, raising time, response speed, expansion in Fourier Series, measurement system: zero, first and second order instruments, response of different order instruments to step, ramp, pulse and periodic oscillations, static performances of instruments: type A and B uncertainty, calibration, sensitivity, accuracy, resolution, statistical processing of experimental data: uncertainty propagation, linear and nonlinear least square regression.

Description of different measurement methods and instruments

Length and shift measurement, strain gage theory, time and frequency measurement, mass, force and torque measurement, velocity, acceleration and vibration measurement, pressure and vacuum measurement, measurement on fluids (velocity, mass flow rate, LDA, HWA) temperature measurement.

Laboratory work

Measurement of the thickness of a paper sheet, Fourier analysis of a periodic signal, thermometer calibration, measurement of a plate strain with strain gages.

Further information about the course and lectures (procedure and date of final tests, learning material) are available in the pages of the course at the web address: http://didattica.uniroma2.it

Study material

• Material given by the teacher during lectures. Notes of the teacher.

Consulting tests

• E. O. Doebelin, “Measurement Systems. Application and Design”, Mc Graw Hill, New York, 1990

• T.G. Beckwith, N.L. Buck, R.D. Marangoni, “Mechanical Measurements”, Addison Wesley (Reading, Massachusset) 1982

• S. Brandtl, “Statisical and Computational Methods in Data Analysis”, North Holland Publ. (New York), 1981

Examination procedures

Only oral test. During tests, the results of the laboratory work will be discussed, remarking the operation procedures of experimental tests and describing the adopted methodology, the precaution used and data processing techniques chosen. Other two questions will concern the general measurement theory and description of measuring instruments.