Metrologia

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 elettroni …

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Termistore (termometro a semiconduttore)

I termistori (o termometri a semiconduttore) sono termometri elettrici realizzati mediante sinterizzazione di polveri di semiconduttori quali ossidi di manganese, cristalli di silicio e di germanio drogati, di nichel e di cobalto; sono caratterizzati da un elevato valore, sia negativo che positivo, del coefficiente di resistività. La sensibilità molto forte dei termistori permette di leggere la variazione di …

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Termometro a resistenza (termoresistenza)

I termometri a resistenza sono una tipologia di termometri elettrici, semplici elementi resistivi realizzati utilizzando platino, nichel, leghe nichel-rame, eccetera. Detti materiali sono stati scelti per l’accuratezza, la precisione e la stabilità che consentono di ottenere, ed inoltre mostrano una sensibilità di valore positivo. Sir Humprey Davy nel 1821 osservò che il coefficiente di resistività dei materiali metallici …

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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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Misurando

In Metrologia, con il termine misurando si indica la grandezza fisica, di un corpo materiale o fenomeno oggetto di studio, che viene sottoposta all’operazione di misurazione. Il Vocabolario Internazionale di Metrologia (VIM) precisa, inoltre, che la specificazione di un misurando richiede: la conoscenza della specie di grandezza fisica oggetto di misurazione; la descrizione dello stato del fenomeno, …

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Incertezza

In Metrologia, durante le operazioni di misura, per quanto queste siano eseguite con cura certosina, saranno sempre e comunque affette da un errore di misura, ovvero una incertezza. Si definisce incertezza di una misura la stima della dispersione dei valori “attribuibili” al misurando. Viene associata al valore della misura come segue nell’esempio (misura di un diametro): \[D=47\pm 0,1\;mm\] In …

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Stabilità

In Metrologia la stabilità è definita come l’attitudine di uno strumento di misura a mantenere costanti le caratteristiche metrologiche nel tempo, oppure in funzione di altre grandezze fisiche.

Banda di errore

La banda di errore è definita come l’intervallo di deviazione massima dell’output del trasduttore da una curva di riferimento dovuto al trasduttore stesso; detta deviazione (che in generale viene espressa in percento del fondo scala) può essere causata da non linearità, non ripetibilità, isteresi, eccetera; viene determinata mediante più cicli di calibrazione consecutivi così da …

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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.

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 …

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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.

Rumore

In Metrologia, il rumore viene definito come l’insieme di variazioni casuali della grandezza fisica 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 altre …

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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 della …

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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 a …

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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 di …

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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.

Isteresi

Il fenomeno di isteresi è dovuto al fatto che in generale un materiale, se sollecitato, continua nel tempo a deformarsi anche se la sollecitazione rimane costante; quindi l’indicazione fornita dallo strumento “ricorda” le indicazioni precedenti. Errore di isteresi In Metrologia, l’errore di isteresi di uno strumento di misura viene definito come la differenza massima tra il valore …

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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 tanto più …

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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 da rilevare (chiamato anche …

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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 della …

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Trasduttore

Si definisce trasduttore un dispositivo tecnologico in grado di commutare (trasformare, trasdurre) la natura della grandezza fisica rilevata (oggetto della misurazione) dal sensore in un segnale più facilmente intellegibile ed elaborabile dagli stadi successivi della catena di misura. In altre parole, un trasduttore è in grado di fornire un output, correlato con un’entità che può …

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Sensore

Un sensore è un dispositivo sensibile posto in contatto con la grandezza fisica, oggetto della misurazione, ovvero rappresenta l’elemento compatibile e capace di raccogliere informazioni dalla grandezza fisica nell’ambiente di misura. In altre parole, viene definito sensore uno strumento, o una parte di un sistema di misura, in grado di rilevare il valore di una …

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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. Cosa è una grandezza fisica Definizione di …

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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: identifica quantitativamente ed oggettivamente un corpo materiale secondo una sola dimensione principale o prevalente del corpo …

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Accelerometro

Accelerometro a ponte estensimetrico. Accelerometro a ponte piezoresistivo. Accelerometro LVDT. Accelerometro capacitivo. Accelerometro piezoelettrico. Accelerometro laser. Accelerometri MEMS. Gravimetro.

Grandezza fisica

Si definisce grandezza fisica quella quantità o entità con cui si descrivono le trasformazioni oppure i fenomeni suscettibili di misurazione. Possono essere di due tipi: scalari oppure vettoriali. Grandezze fisiche scalari e vettoriali Una grandezza scalare è una grandezza che viene descritta unicamente, dal punto di vista matematico, da uno “scalare”, cioè da un numero reale associato ad un’unità di …

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Misura

Errori di misura. Notazione scientifica. Metodi di misura. Strumenti di misura. Catena di misura. Grandezze di influenza nelle misure.

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 radiazioni di …

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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 tipologie …

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Equazione dimensionale

In metrologia, le dimensioni fisiche di una grandezza sono costituite da, e soltanto, le grandezze fisiche fondamentali che intervengono nella definizione delle grandezze in oggetto di studio; tali grandezze fondamentali devono essere messe in relazione tra loro mediante il prodotto e l’elevazione a potenza. In questo modo nascono le equazioni dimensionali chiamate così in quanto l’esponente …

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