CORSO DI LAUREA: INGEGNERIA INFORMATICA E DELL AUTOMAZIONE INSEGNAMENTO: MISURE MECCANICHE E TERMICHE

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1 FACOLTA : INGEGNERIA CORSO DI LAUREA: INGEGNERIA INFORMATICA E DELL AUTOMAZIONE INSEGNAMENTO: MISURE MECCANICHE E TERMICHE CFU: 6 NOME DOCENTE: MILENA MARTARELLI SEDE DI AFFERENZA DEL DOCENTE: Novedrate indirizzo milena.martarelli@uniecampus.it SI RICORDA AGLI STUDENTI CHE IN BASE ALLA COMUNICAZIONE DI SEGRETERIA DEL 12/12/2013, I DOCENTI SONO CONTATTABILI ATTRAVERSO IL SISTEMA DI MESSAGGISTICA DELLA PIATTAFORMA. orario ricevimento on line: ORARIO DI RICEVIMENTO NELL UFFICIO VIRTUALE DEL DOCENTE Martedì dalle 9:00 alle 10:00 RICEVIMENTO TELEFONICO TRAMITE PIATTAFORMA Martedì dalle 10:00 alle 11:00 OBIETTIVI FORMATIVI DEL CORSO Il corso ha l obiettivo di far conseguire allo studente i seguenti risultati formativi 1. Fornire le nozioni di base sulle caratteristiche e prestazioni degli strumenti di misura, 2. Trattare i metodi per l acquisizione ed elaborazione dei segnali in termini statistici e deterministici e, in termini dinamici, nel dominio del tempo e della frequenza, 3. Descrivere il principio di funzionamento degli strumenti di misura di tipo meccanico e termico, 4. Fornire le competenze per pianificare, progettare ed eseguire misure di tipo meccanico, acustico e termico. 1. Con riferimento alla conoscenza e capacità di comprensione a. Comprensione delle caratteristiche e prestazioni degli strumenti di misura b. Acquisizione delle conoscenze di base relative ai più importanti strumenti di misura meccanici e termici c. Comprensione dei metodi per l acquisizione e l elaborazione dei segnali 2. Con riferimento alla conoscenza e capacità di comprensione applicate a. Capacità di progettare una catena di misura b. Capacità di utilizzare un sistema di acquisizione

2 c. Capacità di elaborare un segnale e di trattarlo nel dominio del tempo e nel dominio della frequenza 3. Con riferimento all autonomia di giudizio a. Capacità di progettare una catena di misura scegliendo sensori presenti sul mercato sulla base di casi di studio specifici 4. Con riferimento alle abilità comunicativa a. Padronanza degli argomenti b. Utilizzo del lessico e terminologia metrologici appropriati 5. Con riferimento all abilità ad apprendere a. Conoscenza degli argomenti, dimostrata tramite la chiarezza, correttezza e completezza della esposizione orale b. Capacità di presentare gli argomenti e di descriverli correttamente anche con l'ausilio di grafici e schemi. CONTENUTI DEL CORSO: Il corso si articola in due parti: - la prima in cui vengono trattate le caratteristiche generali degli strumenti di misura statiche e dinamiche e i metodi per acquisire ed elaborare i segnali (metodi statistici, metodi deterministici nel dominio del tempo e della frequenza) - la seconda in cui vengono descritti i principali sensori per le misure meccaniche, acustiche e termiche. Di tutti gli strumenti si danno: la descrizione del principio di funzionamento, la valutazione critica delle prestazioni e dei campi di impiego e i criteri di scelta. Inoltre per ogni strumento sono forniti cataloghi, manuali d uso e dati tecnici per approfondire la conoscenza del principio operativo e darne informazioni pratiche. Gli argomenti principali del corso sono: Configurazioni generali e descrizione funzionale degli strumenti di misura Elementi funzionali di uno strumento (Schema a blocchi) Sensori attivi e passivi Metodi per deflessione e azzeramento Configurazione ingresso-uscita degli strumenti e dei sistemi di misura: metodi di correzione degli effetti interferenti e modificatori. Prestazioni generali degli strumenti di misura Caratteristiche statiche e taratura statica: significato di taratura statica, valore misurato e valore atteso, cenni di statistica, curva di taratura col metodo dei minimi quadrati, accuratezza della taratura e accuratezza in uso (ripetibilità), sensibilità statica, linearità, soglia, rumore di fondo, risoluzione, isteresi, campo di misura. Caratteristiche dinamiche: modello matematico generalizzato di un sistema di misura, la funzione di trasferimento operazionale, funzione di trasferimento sinusoidale, strumenti di ordine 0, strumenti di primo ordine, risposta al gradino di uno strumento del primo ordine, risposta alla rampa degli strumenti di primo ordine, risposta in frequenza di uno strumento del primo ordine, risposta all impulso di strumenti del primo ordine, strumenti del secondo ordine, risposta al gradino di uno strumento del secondo ordine, risposta alla rampa di uno

3 strumento del secondo ordine, risposta in frequenza degli strumenti del secondo ordine, risposta all impulso di uno strumento del secondo ordine, elementi a tempo morto, rappresentazione in diagramma logaritmico delle curve di risposta in frequenza, risposta di uno strumento generico ad un ingresso periodico, risposta di uno strumento generico ad un ingresso transitorio, caratteristiche dei segnali random (casuali), determinazione sperimentale dei parametri di un sistema di misura. Elementi di analisi del segnale. Strumenti di misura Misure di spostamento e dimensionali Campioni fondamentali. Spostamenti relativi traslazionali e rotazionali: taratura, potenziometri resistivi, trasformatori differenziali, trasduttori di spostamento digitali (encoder lineari e rotativi), trasduttori senza contatto a correnti parassite, trasduttori capacitivi, trasduttori piezoelettrici, strumenti elettro ottici (sensori a triangolazione laser), trasduttori a ultrasuoni. Sensori di spostamento (assoluti) sismici. Sonde sismiche (assolute) di accelerazione (accelerometri): accelerometri di tipo a deflessione. Misure di vibrazione. Misure di deformazioni: estensimetri. Forza, coppia e potenza trasmessa da alberi Metodi di base per la misura della forza. Caratteristiche dei trasduttori di forza elastici: trasduttori con estensimetri a resistenza elettrica incollati, trasduttori piezoelettrici. Misure di coppia su alberi rotanti. Misure della potenza trasmessa da un albero. Misure di pressione e misure di suono Metodi di base per la misura della pressione. Sonde a pesi diretti e manometri. Trasduttori a deformazione elastica. Misure di suono: misuratore del livello sonoro (fonometro), microfoni, risposta in pressione di un microfono capacitivo. Misure di temperatura e di flussi di calore Metodi a espansione termica: termometri bimetallici, termometri a bulbo, termometri a pressione. Sensori termoelettrici (Termocoppie): termocoppie comuni, considerazioni sulla giunzione di riferimento, materiali speciali, configurazioni e tecniche. Sensori a resistenza elettrica: sensori a conduttore (termometri a resistenza), sensori a semiconduttore non incapsulati (termistori). EVENTUALI PROPEDEUTICITA CONSIGLIATE: Pur non essendoci propedeuticità obbligatorie, le tematiche affrontate nel corso presuppongono conoscenze di base di Analisi Matematica e Fisica.

4 MODALITA DI SVOLGIMENTO ESAME: Gli esami si svolgono in forma scritta in tutte le sedi di ecampus. Nelle sedi di Novedrate e Roma è possibile inoltre sostenere solo l orale, oppure lo scritto più eventuale orale. Regolamento per lo svolgimento degli esami di profitto METODI DI ACCERTAMENTO DEI RISULTATI DI APPRENDIMENTO E MODALITA DI VALUTAZIONE: 1. Con riferimento alla conoscenza e capacità di comprensione - Valutata sulla base delle risposte a domande a risposta chiusa 2. Con riferimento alla conoscenza e capacità di comprensione applicate - Valutata sulla base delle risposte a domande a risposta aperta di natura più applicativa, ad esempio relative a procedure di taratura, applicazioni di strumenti di misura a casi di studio specifici 3. Con riferimento all autonomia di giudizio - Valutata sulla base della discussione di eventuali tesine o dello svolgimento di esercizi in sede orale 4. Con riferimento alle abilità comunicativa - Valutata sulla base delle risposte a domande a risposta aperta e della proprietà di linguaggio tecnico adoperato - Valutata in sede di eventuale prova orale 5. Con riferimento all abilità ad apprendere - Valutata sulla base della conoscenza degli argomenti e sulla correttezza e chiarezza di esposizione manifestate nello svolgimento delle domande aperte e/o nell eventuale prova orale - Valutata sulla base della presentazione degli argomenti. BIBLIOGRAFIA: Testo consigliato: E.Doebelin, Strumenti e metodi di misura, ed. Mc Graw Hill ATTIVITA DIDATTICA EROGATIVA E INTERATTIVA: Didattica erogativa All interno del corso lo studente può trovare videolezioni a supporto del materiale multimediale. Didattica interattiva Il materiale didattico comprende: - Test a risposta multipla di autovalutazione - Esercitazioni wiki che lo studente può eseguire in team con altri studenti - Domande, esercizi da svolgere e da consegnare al docente tramite e-portfolio in anticipo rispetto alla data di esame in modo che il docente abbia la possibilità di

5 revisionarle e fornire spunti utili allo studente per lo studio e il ripasso dei vari argomenti. Il docente va informato via ogni volta che si carica un documento nell eportfolio. Il docente invierà il giudizio sulle domande/esercizi svolti su eportfolio o via nel caso fossero necessarie indicazioni dettagliate. Gli esercizi, le esercitazioni e le domande svolte hanno funzione di accompagnamento allo studio e non saranno tenute in considerazione per il giudizio finale dell esame. Il corso prevede lo svolgimento di aule virtuali focalizzate sui seguenti argomenti: Caratteristiche statiche e Taratura Caratteristiche dinamiche e Taratura Segnali digitali e acquisizione Approfondimento di concetti proposti dagli studenti, discussione di criticità rilevate sulle caratteristiche generali degli strumenti di misura Strumenti di misura di spostamento Strumenti di misura di deformazione Strumenti di misura di temperatura Strumenti di pressione e di suono Approfondimento di concetti proposti dagli studenti, discussione di criticità rilevate sul principio di funzionamento degli strumenti di misura. Il docente periodicamente fisserà un ciclo di incontri che comunicherà al coordinatore dei TOL di facoltà, che a sua volta si occuperà di informare TOL e studenti. CONSIGLI DEL DOCENTE: Lo studente ha a disposizione numerosi strumenti per ottenere massimi risultati di apprendimento all interno della piattaforma ma, nel caso di difficoltà, si consiglia di rivolgersi il prima possibile al docente all indirizzo milena.martarelli@uniecampus.it o mediante ufficio di ricevimento virtuale.