L’insegnamento si propone come obiettivo fondamentale quello di rendere lo studente capace di eseguire correttamente le più comuni misure meccaniche e termiche sia statiche che tempo-varianti. Al termine del corso lo studente deve conoscere gli elementi della metrologia di base, secondo le normative nazionali ed internazionali, deve saper leggere un catalogo e scegliere lo strumento di misura adeguato, sapere acquisire dei dati, scrivere un rapporto di prova, comunicare con proprietà di linguaggio i risultati, sviluppare senso critico sulle misure conoscere gli elementi fondamentali del sistema qualità e le norme operative.

Le lezioni sono caratterizzate da frequenti riferimenti alle normative tecniche e al sistema qualità, sono affiancate da una intensa attività di laboratorio, allo scopo di applicare concretamente gli argomenti trattati e rendere familiare l’attività sperimentale.

Visite a laboratori scientifici e didattici completano l’offerta formativa.

Conoscenza e comprensione

A seguito del corso, lo studente:

• ha padronanza dei concetti di base della metrologia, della procedura per la taratura statica di un trasduttore e conoscenza dei parametri che ne identificano le prestazioni metrologiche
• è in grado di stimare correttamente l’incertezza di misura in comuni applicazioni di misure meccaniche e termiche
• è in grado di progettare ed eseguire correttamente le più comuni misure meccaniche e termiche sia statiche che tempo-varianti
• è in grado di effettuare una analisi critica di base dei dati acquisiti.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

A seguito del corso, lo studente:

• sa comprendere ed elabora le informazioni rilevanti presenti in una scheda tecnica di uno strumento di misura e sa sceglie quello più adatto per le più comuni applicazioni meccaniche,
• è in grado di identificare i parametri di acquisizione corretti per effettuare l’acquisizione dei dati,
• è in grado di utilizzare la strumentazione di laboratorio di base per misure meccaniche e termiche.

Abilità comunicative

A seguito del corso, lo studente:

• è in grado di scrivere una relazione tecnica in particolare un rapporto di prova,
• è in grado di sintetizzare ed esporre i risultati di un’attività di tipo sperimentale.

La misura e la misurazione: modello di misura, valutazione dell’incertezza nelle misure, sistemi ed unità di misura, proprietà statiche degli strumenti, taratura statica, certificazione e accreditamento, le catene di misura. 

Elementi di analisi dei segnali: la conversione analogico-digitale, il campionamento e l’aliasing, cenni su serie e trasformata di Fourier.

Dinamica degli strumenti di misura: modello di misura per misure dinamiche, la funzione di trasferimento, la funzione di trasferimento armonica, strumenti di ordine 0,1,2, parametri che ne caratterizzano il comportamento dinamico.

Complementi di strumentazione analogica: circuiti e catene di misura, amplificatori, filtri e loro impiego, strumenti di visualizzazione e registrazione.

Misure Meccaniche. Studio e caratteristiche metrologiche, sensibilità ai disturbi e loro attenuazione, applicabilità a grandezze tempovarianti di:

- Misure di lunghezza: calibri, micrometri, comparatori, blocchetti;

- Misure di spostamento: trasduttori resistivi e induttivi, a trasduttore differenziale, trasduttori senza contatto a triangolazione laser e correnti parassite;

- Misure di spostamento assoluto, di accelerazione, servoaccelerometri;

- Misure di tempo e di frequenza;

- Misure di deformazione: estensimetri a resistenza elettrica;

- Misure di massa, di forza;

- Misure di pressione, velocità e portata nei fluidi.

Misure di suono: grandezze di interesse, microfoni, fonometri, analizzatori.

Misure di Temperatura: scale di temperatura, la scala internazionale di temperatura, termometri a dilatazione, a resistenza elettrica, termocoppie, a radiazione, cenni ad altri sensori a non contatto ed alle termocamere.

Nessun prerequisito obbligatorio. I corsi di base del primo anno e del I semestre del II anno tuttavia forniscono le conoscenze utili per una efficace comprensione degli argomenti trattati.

L’insegnamento è articolato in lezioni, esercitazioni e laboratori sperimentali sul cui svolgimento gli studenti in gruppi di 2 o 3, facoltativamente possono stendere un breve elaborato in forma di relazione di prova, da proporre al docente per una verifica della modalità e correttezza della stesura e successiva discussione in sede di esame orale.

L’esame consiste in una prova scritta e in una prova orale. L’esito negativo dell’orale annulla la validità della prova scritta.

La prova scritta consiste in una serie di quesiti teorici ed esercizi. I quesiti sono relativi sia ai fondamenti delle misure, sia ai principi di funzionamento dei trasduttori analizzati nelle lezioni e nelle attività di esercitazione/laboratorio. Gli esercizi sono relativi alle applicazioni delle tecniche di misura (scelta del trasduttore in base a requisiti di sensibilità, fondo scala, prontezza, valutazione dell'incertezza di un procedimento di misura, scelta della configurazione di misura in relazione a specifiche applicazioni) e consentono di valutare l’acquisizione delle capacità di:

• interpretare ed utilizzare correttamente i parametri caratterizzanti gli strumenti di misura e di utilizzare misure eseguite da altri
• progettare un sistema di misura scegliendo gli strumenti adeguati per soddisfare i requisiti della misura
• selezionare i parametri corretti per l’acquisizione dati
• analizzare i dati di misura, effettuare la valutazione dell’incertezza, elaborare le misure per effettuare una valutazione critica dei risultati.

Le domande scritte consentono di valutare l’acquisizione di:

• conoscenza dei concetti fondamentali di metrologia, acquisizione di un lessico tecnico adeguato
• conoscenza della strumentazione di base di impiego in ambito meccanico.

La prova orale consiste nel rispondere a domande, in forma aperta, che vertono su tutti gli argomenti trattati nel corso, corredando la forma discorsiva con equazioni e grafici, in un’esposizione sintetica e completa. Durante l’orale verrà presentato e valutato il rapporto di prova, se eseguito. La prova orale è finalizzata ad accertare:

• la capacità dello studente di riassumere i risultati di un’attività sperimentale tramite un rapporto di prova
• la capacità dello studente di presentare i risultati dell’attività sperimentale svolta.

L’insegnamento prevede due prove in itinere, non obbligatorie; l’esito positivo di entrambe le prove sostituisce la parte scritta dell’esame qualora lo stesso venga sostenuto entro la sessione estiva.