MISURE ARGOMENTI DELLE LEZIONI 6. ELEMENTI DI TEORIA DEI SISTEMI DI MISURA 7. LE MISURE DIMENSIONALI

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1 ARGOMENTI DELLE LEZIONI 1. IL CONCETTO DI MISURA 2. I SISTEMI DI UNITA DI MISURA 3. ELABORAZIONE STATISTICA DI DATI 4. LA VALUTAZIONE DELL INCERTEZZA 5. LA TARATURA STATICA MISURE 6. ELEMENTI DI TEORIA DEI SISTEMI DI MISURA 6.1 INFORMAZIONE ED ENERGIA NEI SISTEMI DI MISURA 6.2 IMPEDENZE GENERALIZZATE E SCAMBI DI ENERGIA NEI TRASDUTTORI 6.3 VALUTAZIONE E RIDUZIONE DEGLI ERRORI DI CARICO E DEGLI EFFETTI DEI DISTURBI 7. LE MISURE DIMENSIONALI 7.1 METODI DI MISURA A CONTATTO 7.2 METODI DI MISURA SENZA CONTATTO

2 1. IL CONCETTO DI MISURA ANALISI DEL PROCESSO DELLA MISURAZIONE ANALISI DEL PROCESSO DELLA MISURAZIONE Importanza del modello Vari tipi di modello Grandezze principali e grandezze di disturbo Definizione di modello Finalità delle misure Definizione di misura Importanza del modello La misurazione è un processo in cui concorrono attività pratiche ed attività mentali per misurare è necessario elaborare un modello mentale del fenomeno o dell oggetto Il modello influenza la scelta dello strumento da usare e la procedura di esecuzione delle misure Schema del processo della misurazione

3 Il tipo di modello dipende dallo scopo per cui le misure sono fatte. Non esistono modelli migliori o peggiori ma solo modelli +efficaci nel rappresentare le caratteristiche dell applicazione per cui le misure vengono fatte. Il modello è frutto di schematizzazioni (Come schematizzare ad esempio le superfici di una barretta?) con porzioni di piano con tratti di superfici curve Considerare solo l aspetto macroscopico o anche quello microscopico o atomico? Possiamo considerare le misure per un utilizzo in tempi limitati, e quindi considerarle stabili nel tempo di osservazione, oppure possiamo valutare l effetto del tempo sulla grandezza, e quindi le misure dovranno essere pensate come tempo- varianti. La scelta del modello influenza il tipo di strumento da usare e la procedura di esecuzione delle misure Vari tipi di modello E possibile pensare a vari tipi di modelli per un oggetto: geometrico, ( ingombri, volume, stabilità dimensionale) chimico-fisico, (omogeneità, isoortotropismo, ecc) strutturale, (valutazione della deformazione sotto un certo carico, ecc.), Anche un modello molto generale non ha validità assoluta ma solo relativa, trasferire l'infinita complessità del reale in un modello non è mai possibile, e non sarebbe conveniente.

4 Grandezze principali e grandezze di disturbo Per la barretta, la grandezza di interesse è la larghezza, ma altre grandezze influenzano la misura, le grandezze di disturbo. Alcune sono identificabili: la temperatura, l umidità,lo stato di sollecitazione, altre sono non identificabili, in quanto non tutti i fenomeni sono noti la suddivisione tra grandezze principali e secondarie o di disturbo dipende dal tipo di modello scelto. In alcuni casi lo scopo delle misure è proprio l identificazione dell effetto di grandezze di disturbo. L influenza delle grandezze di disturbo non identificabili dipende anche della più o meno spinta schematizzazione. Rimane sempre e comunque una incertezza intrinseca nel misurare il misurare è influenzato dal bagaglio di conoscenze generali e dalla Una misura è di carattere tecnico-scientifico solo se è riproducibile. La riproducibilità non è mai assoluta, è assicurata solo entro certi limiti: teorici posti dalla natura pratici legati alle capacità attuali dell'uomo. visione del mondo Definizione di modello (UNI 4546) MODELLO: insieme organico di relazioni tra valori di parametri, descrivente le interazioni e/o la evoluzione dei sistemi. Il modello è estratto dai fenomeni in modo semplice per trattare la realtà complessa. Un modello può essere sostituito da uno più efficace per precisione o per concisione. Il modello permette di fare previsioni sul comportamento del sistema. Il modello permette: la verifica della compatibilità tra misure diverse dello stesso parametro; la misura indiretta di una grandezza con misurazioni su altri parametri la misura di parametri non misurabili con metodo diretto. La legge di Newton è un modello degli effetti di una forza su un punto materiale libero di muoversi. La stessa legge se interpretata come: F = m d2x/dt2 e integrata due volte rispetto al tempo, descrive l'evoluzione nel tempo del sistema. Un modello è valido entro un certo campo di valori dei parametri e per un certo livello di qualità delle misure dei parametri.

5 ERRORI DEL PROCESSO CONOSCITIVO Impossibilità di raggiungere la cosa in sé: la complessità e la natura dell oggetto sono irraggiungibili dal pensiero umano Dalle misure e sperimentazioni, emergono molte informazioni: di queste solo quelle che si è riusciti ad immaginare hanno significato. Il fenomeno deve essere tradotto in una immagine/informazione concepita nel linguaggio del sistema analizzatore La trasmissione della conoscenza scientifica da un sistema ad un altro può avvenire se e solo se i due sistemi hanno le stesse basi di conoscenza, cioè sono compatibili

6 Definizione di misura (UNI 4546) MISURA: informazione costituita da: un numero, un'incertezza (con un certo grado di confidenza es. 95%) (ISO), ed un'unità di misura, assegnati a rappresentare un parametro in un determinato stato del sistema.

7 STATO DEL SISTEMA insieme dei valori assunti contemporaneamente dai parametri del sistema. Il numero di parametri considerati, dipende dal modello del sistema, e potrebbe essere uguale al numero dei parametri indentificabili del sistema. INCERTEZZA intorno limitato del valore di un parametro, corrispondente agli elementi della fascia di valore assegnatogli come misura. INCERTEZZA INTRINSECA è la minima incertezza che può essere assegnata nella misura di un parametro. L'incertezza assegnabile nella misura non dipende soltanto dal metodo di misura usato, ma contiene una parte legata intrinsecamente alla definizione stessa del parametro. UNITA' DI MISURA termine di riferimento adottato per convenzione, per confrontare una grandezza con altre della stessa specie. PARAMETRO Il parametro è una grandezza fisica che può essere espressa in modo quantitativo. E ogni grandezza, pertinente a un sistema fisico, alla quale è necessario assegnare valori per descrivere: il sistema stesso, la sua evoluzione, e/o le sue interazioni con altri sistemi e con l'ambiente. Alcuni parametri non possono essere quantificati con uno scalare, come ad esempio i vettori, ma devono essere espressi con numeri complessi, matrici, tensori. COMPATIBILITA' DELLE MISURE condizione che si verifica quando le fasce di valore assegnate in diverse occasioni come misura dello stesso parametro nello stesso stato hanno almeno un elemento in comune. Perché diverse misure siano compatibili è necessario e sufficiente che esista un elemento comune a tutte le fasce di valore: un insieme di misure che soddisfa a questa condizione si dice mutuamente compatibile. Il concetto di compatibilità delle misure sostituisce il concetto di uguaglianza fra le misure. Dalle tre misure eseguite su un certo parametro nello stesso stato, solo uno&tre e due&tre sono

8 mutuamente compatibili; uno e due non sono compatibili perchè non ci sono elementi comuni nei loro intervalli. Risulta evidente che la compatibilità non è una proprietà transitiva come l ugualianza. Dalle tre misure eseguite su un certo parametro nello stesso stato, solo uno&tre e due&tre sono mutuamente compatibili; uno e due non sono compatibili perchè non ci sono elementi comuni nei loro intervalli. Risulta evidente che la compatibilità non è una proprietà transitiva come l ugualianza. Metodo di Misura TRADIZIONALE e RELAZIONALE Metodo di Misura TRADIZIONALE sviluppato nel secolo scorso (Gauss) ma ad oggi ancora usato. La DIN 1319 (1985) definisce: MISURAZIONE come procedura attraverso cui una particolare valutazione di una quantità fisica è determinata come multiplo di una unità o di un valore di riferimento Si suppone una assegnata scala di riferimento con caratteristiche definite e rispetto ad essa si può parlare di valore VERO e caratterizzare l ERRORE. Il valore VERO di una grandezza è concepito come quel valore che effettivamente compete alla grandezza stessa e che risulterebbe noto attraverso una misurazione PERFETTA Il valore VERO è sempre ignoto perché caratterizzato da un numero infinito di cifre significative Il metodo di misura TRADIZIONALE intende come ERRORE la differenza tra valore CONVENZIONALMENTE VERO del parametro e VALORE MISURATO Non essendo noto il VALORE VERO nemmeno l ERRORE è determinabile, piuttosto si può stimare un ERRORE PROBABILE. La UNI 4546 sconsiglia l uso del termine ERRORE : si parla di INCERTEZZA (la ISO parla solo di INCERTEZZA) Si deve notare che nelle misure fiscali si parla ancora di ERRORE: in tale settore esiste una scala data ed CONSIDERATA intrinsecamente ESATTA Metodo di Misura RELAZIONALE Dalla definizione di Finkelstein (1980): MISURAZIONE è l assegnazione oggettiva di simboli e qualità di oggetti o eventi in modo tale da rappresentare relazioni tra loro La descrizione delle proprietà degli oggetti (GRANDEZZE), ottenuta attraverso un processo di MISURAZIONE, è caratterizzata dalla riproduzione delle relazioni che si ritengono sperimentabili tra gli oggetti reali.. La formalizzazione è connessa al concetto di SCALA di MISURA, espresso da una struttura formata da un SISTEMA RELAZIONALE EMPIRICO, un SISTEMA RELAZIONALE NUMERICO ed un OMOMORFISMO (MISURA) La Scala di MISURA permette l assegnazione di numeri (decimali) alla grandezza considerata: relazioni esistenti nel sistema EMPIRICO corrispondono a relazioni NUMERICHE.

9 Finalità delle misure Gli scopi per cui si esegue una misura controllare un processo, eseguire la taratura di uno strumento aumentare la comprensione fisica di un fenomeno solo parzialmente conosciuto.

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