Generalità
La metrologia è la scienza che si occupa di grandezze fisiche, ne studia i principi, i metodi, i mezzi necessari per effettuarle e ne stabilisce i sistemi di misura e le relative unità
Il sistema di unità di misura è un complesso di norme con le quali vengono assegnate le unità di misura ad alcune grandezze, dette fondamentali.
Le unità derivate, vengono assegnate mediante relazione che le legano alle grandezze naturali
Errori
Incertezza di misura: la differenza fra l'indicazione fornita dallo strumento e la dimensione vera o di progetto della grandezza
Grossolani: dovuti a scarsa abilità dell'operatore o a inefficienza degli strumenti
Sistematici: sono quelli che si ripetono sempre allo stesso modo nelle misure dello stesso tipo. Possono dipendere dalla mancata taratura dello strumento o dal metodo di misura impiegato
D'insensibilità: Dipendono dal limite presentato dagli strumenti o dall'operatore
Accidentali: Sono dovuti a cause non definibili e perciò tali da sfuggire a ogni previsione.
Si possono evidenziare solo ripetendo più volte le misurazioni e scartando i valori che si discostano molto dalla media dei risultati
Errore assoluto: M - G
Errore assoluto medio: M1+M2...+Mn: n - G
Errore relativo: Ea : G
Errore %: Er x 100
Cause:
Strumento: Sono errori attribuibili a difetti di costruzione o all'usura di alcune parti dello strumento di misura
Ambiente: Sono errori dalle variazioni di temperatura che provocano dilatazioni dello strumento e dell'oggetto da misurare.
Operatore: Sono errori che possono essere originati non solo da una insufficiente capacità operativa, ma anche dalle caratteristiche fisiologiche dell'uomo
Strumenti campione
Tutte quelle attrezzature utilizzate per controllare gli strumenti di misura veri e propri
Blocchetti di riscontro piano paralleli
Per il controllo degli strumenti che misurano le lunghezze vengono usati i blocchetti di riscontro, detti anche blocchetti Johansson o blocchetti piano paralleli.
Blocchi piramidali
Piano conici. Essi sono simili ai piano paralleli in quanto le due facce opposte sono rigorosamente piane, ma con la differenza che queste facce sono inclinate di un determinato angolo espresso in gradi sessagesimali.
Dischi di vetro
Per il controllo della planarità delle superfici vengono usati i dischi di vetro aventi, di solito, diametro di 50 o 75 mm e spessori nominali rispettivamente di 15 e 20 mm. Sono costruiti di quarzo trasparente avente elevate caratteristiche di resistenza all'usura e alla scalfittura.
Strumenti di misura di lunghezza
I dispositivi con i quali vengono misurate le dimensioni, in modo diretto o indiretto, mediante lettura di un indice posizionato su scala graduata
Metro e righe millimetrate
un'asta rigida
un'asta articolata
una lamina di acciaio flessibile
una fettuccia di tela plastificata
Lettura risulta approssimata
Per difetto: se si assegna il valore della misura corrispondente all'incisione precedente rispetto alla dimensione da misurare
Per eccesso: se si assegna la misura corrispondente all'incisione successiva
Nonio
E' uno strumento che serve a facilitare la lettura di una misura (dimensione) valutando con precisione la frazione di spazio compresa tra due linee graduate di una scala lineare o angolare che ne rappresentano la lettura per difetto e per eccesso.
Nonio decimale
costruito con n=10 consente la lettura approssimata al decimo di millimetro
Nonio ventesimale
n=20, permette l'identificazione del ventesimo di millimetro (approssimazione 0,05)
Nonio cinquantesimale
n=50, approssimazione 0,02
Calibro/micrometro/compratore/goniometro
Il calibro a corsoio è lo strumento più usato nelle officine per la precisione con la quale è possibile effettuare misure esterne, interne e di profondità
Il micrometro a vite è uno strumento a misurazione diretta con il quale è possibile effettuare misure esterne, interne e di profondità con approssimazione fino a 0,01 mm
Il goniometro è uno strumento utilizzato per la misurazione degli angoli che richiedono un'approssimazione inferiore a grado
Il comparatore per il controllo degli errori di forma di superfici o per misure per comparazione tra le dimensioni di un pezzo da misurare e quelle di un pezzo campione
Conformazione di uno strumento di misura
E' un apparato che, sfruttando particolari caratteristiche delle grandezze da misurare, ne effettua il confronto fra le stesse e la loro unità di misura
Rilevatore: dispositivo sensibile alla grandezza da misurare
Indicatore: dispositivo che mostra il risultato della misura in modo tale che lo sperimentatore possa eseguire la lettura del valore misurato
Trasduttore: dispositivo che generalmente si interpone tra rilevatore e l'indicatore e trasforma la risposta del rilevatore in variazioni di una grandezza più facilmente osservabile dallo sperimentatore.
Analogici: gli strumenti in cui la risposta è letta dallo sperimentatore su un indice sovrapposto a una scala graduata.
Digitali: gli strumenti in cui la risposta è un numero , letto su un indicatore luminoso, esprimente direttamente il risultato della misura .
Strumento delle grandezze elettriche
Prontezza
Il tempo occorrente perché l'indicatore raggiunga la posizione definitiva in una misura:
più uno strumento si posiziona velocemente sul valore della grandezza misurata, maggiore è la sua prontezza.
Campo di misura
E' l'intervallo delle grandezze che uno strumento può misurare.
Su di uno strumento generalmente è possibile impostare la portata in modo che la scelta venga fatta dallo sperimentatore un relazione alla tipologia di fenomeno che deve essere misurato
Il valore massimo è detto portata o fondo scala
il minimo è detto soglia
Risoluzione
La risoluzione è la minima variazione percettibile capace di modificare la lettura della grandezza da misurare. La risoluzione è tanto maggiore quanto più piccola è la variazione percepita
negli strumenti analogici corrisponde alla divisione più piccola della scala prescelta
negli strumenti digitali corrisponde al cambiamento di una unità della cifra meno significativa
Precisone
E' la caratteristica che quantifica la capacità dello strumento di misura di fornire una misurazione vicina al valore reale alla grandezza in misura.
Tester analogici
Amperometro
Intensità di corrente
Voltimetro
per la misura della resistenza
Ohmetro: resistenza
Multimetri digitali
E' uno strumento multifunzione, che combina diverse possibilità di misura di grandezze elettriche
ACV,ACI: tensione e corrente alternata
DCV, DCI: tensione e corrente continua, resistenza
Alimentatore stabilizzato
E' un'apparecchiatura in grado di erogare una tensione continua, regolata a un valore fisso preimpostabile.
Strumenti per le misure elettroniche
Generatore di funzioni: è un apparato che genera segnali alternati di forma diversa, base sinusoidale, quadra, triangolare.
Oscilloscopio
Eseguire osservazione qualitative delle variazioni del segnale in funzione del tempo
Misura della densità
Densità e temperatura
Tutti gli oggetti, possiedono un volume proprio che è considerato costante, in realtà il volume aumenta al riscaldamento, mentre diminuisce se l'oggetto viene raffreddato.
Densità degli aeriformi
I gas e i vapori non possiedono un volume proprio, perciò la loro densità dipende, oltre che dalla temperatura, anche dalla pressione a cui sono sottoposti.
Densità dei liquidi
La densità di un liquido può essere determinata sperimentalmente misurando con la bilancia analitica la massa di un volume definito di liquido.
Per queste determinazione si possono usare dei piccoli matracci o dei picnometri.
La percentuale
P%= p x 100
p= m2 : mTOT
Parti per milione
ppm= m1; m1+m2 x 10^6
I segnali elettronici
E' responsabile della trasmissione o riproduzione di grandezze fisiche, come il suono o la temperatura, che conserva impresse nella sua forma d'onda
I segnali più comuni
Tipiche forme d'onda sono l'onda sinusoidale, onda quadra, onda triangolare, onda a dente di sega
Valore di picco Vp che è l'apice della forma d'onda
Valore picco-picco Vpp, che è l'estensione del segnale dal suo valore minimo al massimo
Vpp= 2 x Vp
Periodo e frequenza: il periodo T è la durata di un ciclo e si misura in secondi.
La frequenza f, misurata in hertz, non si può osservare direttamente nella forma d'onda: è il numero di cicli al secondo e coincide con l'inverso del periodo T
f: 1:T