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Metrologia

Metrologia

La metrologia è la disciplina, o meglio, la scienza che studia e definisce i procedimenti per eseguire la corretta misurazione di grandezze fisiche; stabilendo metodi e sistemi di misura uniformi e riproducibili, oltre che le relative unità di misura in base a un’opportuna scelta delle grandezze fondamentali e dei relativi campioni. Concetti base di Metrologia…

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Interferometro di Fabry-Pérot

L’interferometro di Fabry-Pérot è un dispositivo comunemente usato per misurare la lunghezza d’onda della luce, e nella costruzione dei laser. Si tratta di una lastra trasparente di con due superfici semiriflettenti. La luce, una volta penetrata, viene riflessa avanti e indietro tra le due superfici, ed è soggetta al fenomeno dell’interferenza. Nello spazio tra le…

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Coronografo

Strumento atto a studiare la corona e le protuberanze solari, mediante la creazione di eclissi artificiali.

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Strumento di misura

Caratteristiche metrologiche statiche Con caratteristiche statiche si intendono l’insieme delle proprietà metrologiche che consentono una esaustiva descrizione del funzionamento di un trasduttore, operante in specifiche condizioni ambientali, quando: sono imposte al suo ingresso variazioni lente del misurando, ed in assenza di shock, vibrazioni ed accelerazioni (a meno che, ovviamente, queste grandezze fisiche siano esse stesse l’oggetto…

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Stabilità

Attitudine di uno strumento di misura a mantenere costanti le caratteristiche metrologiche nel tempo, oppure in funzione di altre grandezze fisiche.

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Deriva della sensibilità

I trasduttori possono manifestare una dipendenza dalla curva di graduazione in funzione del tempo, ossia possono variare la pendenza della curva di graduazione e quindi della sensibilità. Sarà necessario indicare le condizioni ambientali alle quali sono state condotte le prove.

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Deriva di zero

Se un trasduttore viene alimentato (se necessario) con valori di tensione o intensità di corrente che possono essere ritenuti costanti ed il valore del misurando è nullo, si dirà che il trasduttore è affetto da deriva di zero se esso mostra in uscita un segnale, funzione del tempo, diverso da zero; si ha, quindi, una traslazione della curva di…

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Creep

Fenomeni di creep si manifestano quando varia il segnale in uscita dal trasduttore pur essendo costante il segnale in ingresso, nell’ipotesi in cui si possano ritenere costanti le condizioni ambientali esterne.

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Rumore

In Metrologia, il rumore viene definito come l’insieme di variazioni casuali della grandezza da misurare che determinano variazioni anch’esse casuali dell’output. Il rumore può essere generato sia internamente ad un trasduttore (rumore Johnson, ossia movimento casuale delle cariche che genera una forza elettro-motrice variabile ai terminali di connessione) che esternamente al trasduttore (ad esempio effetti dovuti…

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Campo di misura

Il campo di misura di uno strumento è definito dall’intervallo tra i valori massimo e minimo, della grandezza fisica da esso rilevabili. In altre parole è la specifica principale, perché fornisce informazioni sull’idoneità dello strumento a compiere la misurazione di una data grandezza, oltre che a definire le specifiche di sicurezza dichiarate dal costruttore. Tutte le…

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Sensibilità

La sensibilità di uno strumento di misura è quella caratteristica metrologica che fornisce informazioni sull’attitudine dello strumento a rilevare piccole variazioni della grandezza in ingresso. È definita anche come la derivata della curva di graduazione, in quanto definita dal rapporto tra la variazione dell’indicazione dello strumento quando la grandezza fisica subisce un incremento, e l’incremento stesso…

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Risoluzione

In Metrologia, si definisce risoluzione di uno strumento di misura la capacità di rilevare il più piccolo scostamento del valore del misurando. Per taluni trasduttori si verifica che variando in modo continuativo il misurando, l’output del trasduttore non vari in modo anch’esso continuativo, ma vari a step misurabili. Un esempio è rappresentato dal potenziometro del tipo…

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Linearità

La linearità di uno strumento di misura può essere espressa come percentuale di scostamento dal comportamento lineare. Per determinare la retta che meglio interpola un insieme di dati sperimentali si possono adottare diversi criteri statistici (metodo ai minimi quadrati, ad esempio) con diverse condizioni di vincolo (la retta interpolante deve passare per gli estremi del campo…

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Ripetibilità

Con la ripetibilità si intende la capacità di un trasduttore nel rilevare valori identici quando sono applicati identici ingressi ed ipotizzando medesime condizioni ambientali nelle quali opera il trasduttore. Questa proprietà metrologica viene espressa come il limite massimo in % del fondo scala.

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Isteresi

L’errore di isteresi di uno strumento di misura viene definito come la differenza massima tra il valore rilevato dal trasduttore quando viene applicato uno specifico valore della grandezza in ingresso raggiunto imponendo ingressi crescenti, ed il medesimo valore ottenuto imponendo ingressi decrescenti. In altre parole l’errore di isteresi è dato dalla differenza massima tra il…

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Precisione

In Metrologia, la precisione è una qualità globale di uno strumento di misura che esprime l’attitudine a fornire il valore vero del misurando; in altre parole: di indica la dispersione di un insieme di dati sperimentali relativi ad un’unica grandezza fisica di valore sconosciuto. Uno strumento di misura è tanto più preciso quanto più è piccolo l’errore…

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Accuratezza

In Metrologia si definisce accuratezza la quantificazione della prossimità del valore medio \(x_m\) delle misure al valore vero \(x_v\) del misurando. Per chiarire si prenda in esempio il caso balistico del tiro a freccette: quanto più i tiri sono prossimi tra loro (le freccette collidono tutte in una stessa zona limitata) ed al centro del bersaglio…

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Termocoppia

Una termocoppia è un trasduttore di temperatura (in differenza di potenziale) il cui principio fisico di funzionamento si basa principalmente su tre effetti: effetto Seebeck; effetto Peltier; effetto Thomson. Effetto Seebeck L’effetto seebeck è generato dalla diffusione di elettroni attraverso l’interfaccia di due metalli isotermici a contatto sottoposti ad un gradiente di temperatura: quello che riceve…

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Termometro elettrico

I termometri elettrici sono trasduttori di temperatura che sfruttano i fenomeni di variazione di resistenza, o la generazione di una forza elettromotrice, per effetto di una variazione di temperatura. Il trasporto di cariche elettriche nei materiali è un processo le cui modalità possono in parte dipendere dalla temperatura. Ne segue che sono stati sviluppati altri strumenti…

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Fattore di ragguaglio

Il fattore di ragguaglio \(\tau\) (detto anche fattore di riduzione) è quel fattore utilizzato per convertire una unità di misura \(X\) in un’altra \(Y\). La conversione dell’unità di misura è ovviamente possibile solamente tra unità di misura equivalenti, coerenti e compatibili; non ha senso infatti convertire l’unità di misura della lunghezza, nell’unità di misura dell’energia, ma sarà possibile convertire…

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Estensimetro

In Metrologia, l’estensimetria studia la misura della deformazione dei materiali, e di conseguenza, la determinazione della sollecitazione meccanica o termica dei corpi tramite la conoscenza del modulo elastico (Modulo di Young) del corpo sollecitato. I dispositivi utilizzati per tali misure si chiamano estensimetri (in inglese “strain gauges”), essi sono dei trasduttori o sensori resistivi, di cui esistono diverse…

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Chilogrammo forza

Il chilogrammo forza (detto anche chilogrammo peso) costituisce la seconda unità fondamentale del Sistema Pratico e rappresenta la quantità di materia che costituisce il cilindretto di Platino-Iridio di diametro 39 mm ed altezza 39 mm (rappresentante il campione del chilogrammo massa massa del Sistema Internazionale), se posto sulla superficie terrestre alla latitudine nord (Parigi) di 45° al…

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Sistema Pratico o Tecnico

Si definisce Sistema Pratico o Sistema Tecnico quel sistema al di fuori del Sistema Internazionale delle misure che utilizza come unità fondamentali: la lunghezza; la forza; il tempo; la temperatura. La differenza sostanziale tra Sistema Pratico e Sistema Internazionale consiste nel fatto che la seconda unità fondamentale, nel SI è la massa, mentre nel Sistema Pratico è la…

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Variatore di velocità

I variatori di velocità sono meccanismi che consentono non solo di trasmettere il moto con rapporto di trasmissione costante, ma anche di variare con continuità tale rapporto, agendo dall’esterno su un apposito comando. Hanno generalmente un limitato campo di variazione. I variatori che includono fra le loro velocità in uscita anche la velocità zero sono detti…

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Sistema Internazionale (SI) delle unità di misura

Il sistema internazionale (SI) delle unità di misura è una convenzione che stabilisce le sette unità di misura fondamentali. Nato nel 1960 è adottato dall’Unione Europea ed attualmente accettato ed utilizzato in 55 stati a livello mondiale. Unità di misura fondamentali Lunghezza Massa o massa inerziale Tempo Intensità di corrente elettrica Intensità luminosa Quantità di sostanza Temperatura…

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Tempo

Il tempo è una entità astratta (nonché una grandezza fisica), inventata dall’uomo, utile alla quantificazione e misurazione del trascorrere degli eventi. Si definisce l’unità di tempo con il secondo [s], che è rappresentato dalla durata di 9.192.631.770 periodi della radiazione corrispondente tra due livelli iperfini dello stato fondamentale dell’atomo di Cesio 133.

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Massa

La massa (o massa inerziale) rappresenta la quantità di materia che costituisce un corpo materiale, attribuendogli caratteristiche dinamiche (inerzia) quando i corpi sono soggetti all’influenza di forze esterne. L’unità di misura della massa è il chilogrammo [kg] (detto anche chilogrammo massa) pari alla massa del prototipo internazionale n.1 (cilindretto di Platino-Iridio alto 39 mm e diametro 39 mm)…

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Errore di misura

In Metrologia l’analisi degli errori comprende lo studio delle incertezze nelle misure, in quanto, nessuna misura per quanto essa sia eseguita con cura è completamente libera da incertezze. Dal momento che tutte le Scienze e la Tecnica dipendono dalle misura, è fondamentale valutare e calcolare con buona approssimazione tali incertezze (errori) per ridurle al minimo…

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Bolometro

Il bolometro è uno strumento di misura realizzato da Langley Samuel Pierpont nel 1881, utilizzato in astrofisica ed astronomia, per misurare la radiazione elettromagnetica totale (comprensiva cioè di tutte le lunghezze d’onda) dell’intensità della radiazione stellare, cioè l’intensità della radiazione su un ampio intervallo di lunghezza d’onda. Abbinando il bolometro ad uno spettrografo, è possibile misurare anche l’intensità di…

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Termoigrografo

Un termoigrografo è uno strumento di misura utilizzato in campo meteorologico, costituito da un termografo e da un igrografo, atto a misurare e registrare contemporaneamente dati sulla temperatura e l’umidità ambientale in funzione del tempo.

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Batitermografo

Un batitermografo è uno strumento di misura utilizzato principalmente in batimetria, che combina uno strumento di misura sensibile alla pressione, uno di profondità e uno di temperatura; tale da fornire il diagramma della pressione e della temperatura a varie profondità.

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Termografo

Un termografo è uno strumento di misura capace di registrare l’andamento delle variazioni di temperatura in funzione del tempo.

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Igrografo

Si definisce igrografo uno strumento costituito da un igrometro ad assorbimento, atto a misurare e registrare dati sull’umidità di un aeriforme (come ad esempio l’aria atmosferica) in funzione del tempo.

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Barotermoigrografo

Un barotermoigrografo è costituito da un barografo e da un igrografo, che registrano contemporaneamente i valori della pressione atmosferica, della temperatura e dell’umidità dell’aria, al variare del tempo.

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Altimetro

Un altimetro è uno strumento di misura utilizzato per la determinazione della quota assoluta riferita al livello medio del mare. Può essere utilizzato anche per misurare la quota relativa rispetto ad un’altra quota assunta come riferimento standard.

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Barotermografo

Un barotermografo è costituito da un barografo e da un termografo, che registrano contemporaneamente i valori della pressione atmosferica e della temperatura al variare del tempo.

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Barografo o altigrafo

Un barografo, anche detto altigrafo, altro non è che un altimetro dotato di dispositivi per la registrazione di dati (attraverso un barogramma, ossia un diagramma barometrico) sull’andamento della pressione atmosferica al variare del tempo, in quota rispetto al livello del mare. I barografi possono essere sia di tipo a mercurio che metallici. I barografi metallici…

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Catena di misura

Con il termine catena di misura si intende l’insieme degli stadi di uno strumento di misura, che elaborano l’informazione rilevata dalla grandezza fisica in studio, per poi presentare un risultato: ossia la misura. Gli stadi di una catena di misura sono essenzialmente tre: il primo è costituito da un sensore e/o da un trasduttore a contatto con la grandezza…

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Misura

I processi conoscitivi con i quali l’uomo si pone in rapporto con le entità ed i fenomeni presenti nell’universo, si possono distinguere e classificare in base alle caratteristiche ed alle proprietà che tali entità e fenomeni manifestano. Per cui, tale valore associato alla grandezza in oggetto di studio, viene chiamato misura della grandezza fisica. Il risultato…

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