Franco Ferraris Marco Parvis Generalità sulle Misure di Grandezze Fisiche. - La caratterizzazione metrologica di un dispositivo per misurazione

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1 Generalità sulle Misure di Grandezze Fisiche - La caratterizzazione metrologica di un dispositivo per misurazione 1 Testi consigliati E. Arri, S. Sartori - Le misure di grandezze fisiche - Paravia - Torino Norma UNI Misure e Misurazioni; termini e definizioni fondamentali - Milano UNI: Ente Nazionale Italiano di Unificazione 2 Pag. 1 1

2 La caratterizzazione metrologica di un dispositivo per misurazione 3 La caratterizzazione La caratterizzazione, metrologica e funzionale, di un dispositivo per misurazione deve indicare all utente (in modo semplice ed esauriente) le prestazioni del dispositivo in ogni condizione (ragionevole) di uso le prescrizioni per ottenere le prestazioni indicate 4 Pag. 2 2

3 La caratterizzazione metrologica In particolare la caratterizzazione metrologica fornisce i dati riguardanti le relazioni fra letture effettuate con il dispositivo misure delle grandezze con cui interagisce Si hanno due ambiti di caratterizzazione STAZIONARIO DINAMICO 5 Prescrizioni d uso La caratterizzazione in regime stazionario è in genere quella per cui i costruttori forniscono il maggior numero di informazioni 6 Pag. 3 3

4 Relazione che permette di ricavare da ogni valore dell uscita del dispositivo (lettura) la corrispondente fascia di valore del misurando. Prescrizioni d uso 7 8 Pag. 4 4

5 Curva di taratura (o caratteristica) Incertezza di taratura Sensibilità Linearità Prescrizioni d uso 9 Curva di taratura (o caratteristica) Incertezza relazione di taratura biunivoca tra uscita del Sensibilità dispositivo e punto centrale della fascia di valore relativa al misurando Linearità Prescrizioni d uso 10 Pag. 5 5

6 Curva di taratura (o caratteristica) Incertezza di taratura Sensibilità larghezza della fascia di valore Linearità assegnata al misurando come Prescrizioni d uso misura (espressa in valore assoluto, relativo, ridotto) 11 Curva di taratura (o caratteristica) Incertezza di taratura Sensibilità Linearità inverso della pendenza, punto per punto, della curva di taratura Prescrizioni NOTA: d uso se la curva di taratura è lineare, la sensibilità è costante ed il suo inverso è detto costante di Risposta taratura in frequenza 12 Pag. 6 6

7 La sensibilità, in generale, dipende dal punto di lavoro 13 Curva di taratura (o caratteristica) Incertezza di taratura Sensibilità Linearità scostamento massimo della curva di Prescrizioni taratura d uso da una retta (anche chiamata deviazione dalla linearità) 14 Pag. 7 7

8 Il valore da attribuire alla linearità dipende da come si definisce la retta di riferimento 15 Quattro esempi di rette di riferimento Riferita allo zero Estremi Minimi quadrati e indipendente 16 Pag. 8 8

9 Rappresenta la capacità di un dispositivo a funzionare come rivelatore differenziale nell intorno del valore asse- gnato al misurando. Prescrizioni Valore d uso della risoluzione: variazione del valore del misurando che provoca una modificazione del valore di lettura di Risposta ampiezza in frequenza pari all incertezza di lettura. 17 Proprietà di uno strumento di fornire valori di lettura diversi per il medesimo misurando, quando questo viene fatto variare per valori Prescrizioni crescenti e decrescenti. d uso Valore della isteresi: differenza dei valori di lettura per il medesimo misurando, quando questo viene fatto variare per valori crescenti e Risposta decrescenti. al transitorio 18 Pag. 9 9

10 Attitudine di uno strumento a fornire valori di lettura poco differenti fra loro quando si applica più volte lo stesso Prescrizioni misurando nelle d uso stesse condizioni operative. Valore della ripetibilità: intervallo di valori di lettura entro la quale si prevede cada una percentuale assegnata di valori di lettura, applicando più volte lo stesso Risposta misurando al nelle transitorio stesse condizioni operative. 19 Prescrizioni Capacità di conservare d uso inalterate le caratteristiche di funzionamento per un determinato intervallo di tempo. Risposta Valore della in frequenza stabilità: intervallo di Risposta valori... al transitorio 20 Pag

11 Prescrizioni d uso Valori ammissibili per il misurando Notizie sull uscita 21 Campo di misura Prescrizioni d uso Campo di sicurezza Valori ammissibili per il misurando Notizie sull uscita 22 Pag

12 Intervallo comprendente tutti i valori delle misure che il dispositivo può assegnare. Portata: limite superiore assoluto del campo di misura Campo di misura Prescrizioni d uso Campo di sicurezza Valori ammissibili per il misurando Notizie sull uscita 23 Intervallo comprendente tutti i valori che il misurando può assumere, Isteresi senza che il funzionamento del dispositivo risulti permanentemente alterato rispetto alla funzione di taratura Limite di sovraccaricabilità: limite Campo superiore di misura del campo Prescrizioni d uso Campo di sicurezza Valori ammissibili per il misurando Notizie sull uscita 24 Pag

13 Analogica: assume valori in modo continuo Prescrizioni Digitale (numerale): d uso assume solo un numero finito Valori di valori ammissibili discreti per il misurando Notizie sull uscita 25 Analogica: Per assume utente umano valori in modo continuo Prescrizioni Digitale (numerale): Per d uso sistema assume di elaborazione, solo un tramite numero Valori finito una ammissibili opportuna di valori discreti per interfaccia il misurando Notizie sull uscita 26 Pag

14 Campo di normale funzionamento Valori di sovraccarico Prescrizioni Potenza d uso erogabile Valori Impedenza ammissibili d uscita per il misurando Notizie sull uscita 27 Prescrizioni d uso Valori Regole ammissibili di uso per dello il misurando strumento Notizie Grandezze sull uscitadi influenza 28 Pag

15 Prescrizioni di assestamento (preriscaldamento, ecc.) Prescrizioni di posizionamento Prescrizioni (orizzontale, d uso verticale, ecc.) Valori Regole ammissibili di per uso il misurando dello strumento Notizie Grandezze sull uscitadi influenza 29 Funzione Campo di di riferimento taratura durante la taratura del dispositivo Campo di impiego: per avere l incertezza dichiarata Limite di sovraccaricabilità Campo di sicurezza: per non avere danneggiamento durante il Prescrizioni funzionamento d uso Campo Valori di magazzino Regole ammissibili di uso per dello il misurando strumento Notizie Grandezze sull uscita di influenza 30 Pag

16 Prescrizioni Funzione d uso di influenza sulle caratteristiche metrologiche Valori Regole ammissibili del dispositivo uso per dello il misurando strumento Notizie Grandezze sull uscita di influenza 31 Non esiste un modo unico di fornire indicazioni sul funzionamento in condizioni Prescrizioni d usodinamiche 32 Pag

17 Attenzione: una variazione di -3dB corrisponde ad una variazione di ampiezza di circa il 30%! Prescrizioni d uso Per sistemi lineari Sovente si dá solo la banda passante a -3dB Vedere la discussione sui sistemi del primo e del secondo ordine svolta nei corsi precedenti 33 Prescrizioni d uso Per sistemi lineari Vari parametri definiti con riferimento Risposta alla in risposta frequenza al gradino 34 Pag

18 Sovraelongazione percentuali specificate del valore di regime (es 10%,90%) tempo morto Fascia di ampiezza specificata tempo tempo di risposta tempo di assestamento 35 Pag