logo-polimi
Loading...
Risorse bibliografiche
Risorsa bibliografica obbligatoria
Risorsa bibliografica facoltativa
Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 086225 - FONDAMENTI DI SPERIMENTAZIONE AEROSPAZIALE
Docente Gibertini Giuseppe
Cfu 6.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - BV (350) INGEGNERIA AEROSPAZIALE*PZZZZ086225 - FONDAMENTI DI SPERIMENTAZIONE AEROSPAZIALE

Obiettivi dell'insegnamento

Obiettivo formativo principale

L’insegnamento si propone di fare acquisire allo studente la capacità teorica di assemblare, analizzare e progettare, con spirito critico, sistemi di misura elementari e di valutarne l’applicazione ad attività sperimentali elementari tipiche del settore aerospaziale.

L’obiettivo viene perseguito attraverso l’acquisizione degli elementi fondamentali della teoria della sperimentazione e la loro applicazione in termini di analisi e di progetto di sistemi di misura.

Obiettivi formativi metodologici

L’insegnamento si propone altresì di:

  • consolidare una visione multidisciplinare delle problematiche inerenti la sperimentazione aerospaziale, mediante l’integrazione di conoscenze provenienti da discipline ingegneristiche diverse.
  • sviluppare la capacità di elaborare scenari mutevoli, pur se nell’ambito del contesto esaminato, favorito dall’adozione di temi d’esame non completamente standardizzati.

Risultati di apprendimento attesi

Lo studente deve essere in grado di:

  • descrivere, in termini di principi, caratteristiche e logiche di funzionamento e l’utilizzo, i principali componenti di un sistema di misura (trasduttori, condizionatori di segnali, misuratori di tensione e sistemi di acquisizione dati) (DdD 1)
  • discutere gli elementi teorici e pratici connessi alla valutazione delle incertezze di misura e alla propagazione degli errori (DdD 1) ed essere in grado di esprimere quantitativamente le incertezze di misura (DdD 2)
  • costruire modelli funzionali rappresentativi della prova e del sistema di misura (DdD 2)
  • identificare le caratteristiche fondamentali per la scelta di uno strumento (DdD 1) e operare una corretta selezione (DdD 2)
  • identificare e definire i parametri di configurazione tipici di un sistema di acquisizione dati, sia in relazione a misure statiche che dinamiche. (DdD 2)
  • analizzare un sistema di misura e verificarne la rispondenza con requisiti di prova sia in termini di compatibilità che di qualità dei risultati (DdD 2 e 3)

Argomenti trattati

Al fine di conseguire i risultati di apprendimento attesi, l’insegnamento introduce i principi fondamentali e le conoscenze specifiche riguardanti la sperimentazione nel campo aerospaziale.

1) Principi di metrologia: Motivazioni della sperimentazione. Lo strumento generalizzato come metodo di analisi di un sistema di misura. Sistemi di unità di misura e normative di riferimento. Regressioni e taratura della strumentazione.

2) Conversione analogico/digitale e sistemi di acquisizione dati: Caratteristiche e prestazioni dei convertitori analogico/digitale e digitale/analogico. Componenti tipici. Sistemi di acquisizione dati. Parametri fondamentali. Aliasing, Leakage e loro interpretazione mediante analisi di Fourier. Criteri di regolazione dei sistemi di acquisizione. Cenni di condizionamento di segnali per l’ottimizzazione delle misure. 

3) Metodologie di misura nel campo aerospaziale: Principi di trasduzione fondamentali. Strumentazione per le principali metodologie di misura (lunghezza, spostamento, deformazione, accelerazione, forza, pressione).

4) Elaborazione statistica di dati sperimentali: Elementi di probabilità e statistica: istogrammi, densità di probabilità, tipologie tipiche, distribuzione Gaussiana, intervalli di confidenza, livello fiduciario. Tecniche di valutazione dei dati. Propagazione di errori. Definizione delle incertezze di misura

5) Caratteristiche statiche e dinamiche di strumenti e trasduttori: Modelli per l’analisi delle caratteristiche dinamiche. Caratteristiche statiche della strumentazione. 

6) Progettazione e gestione di sistemi di misura:  Analisi di incertezza di sistemi di misura. Gestione di una prova ed effetti di installazione. 

Modalità didattiche:

  • Lezioni frontali per la descrizione dei fondamenti teorici necessari e la prima esemplificazione delle applicazioni. Viene lasciato largo spazio al contesto e al collegamento tra esigenze e soluzioni tecniche.
  • Esercitazioni frontali, per l’applicazione della teoria a casi applicativi più realistici e completi.
  • Laboratori sperimentali, per la conferma pratica di alcuni degli aspetti più rilevanti, in termini di fenomeni e pratiche operative.

Durante le sedute di laboratorio sperimentale, gli studenti dovranno organizzare l’attività di piccoli gruppi di lavoro per la realizzazione pratica dell’attività, la raccolta e l’elaborazione dei dati


Prerequisiti

Conoscenze preliminari con riferimento ai corsi di:

Analisi e Geometria 1 e 2 : riferimento generale alla trattazione di problemi algebrici e differenziali con un interesse particolare per i concetti di serie di Fourier (concetto di approssimazione) nella discussione dell’acquisizione di segnali dinamici, per il calcolo matriciale nello sviluppo di aspetti teorici.

Fondamenti di Fisica Sperimentale: principi di meccanica, di equilibrio, di elettricità e magnetismo utili nella discussione della fenomenologia di trasduttori (principi di realizzazione  e funzionamento)

Elettrotecnica ed elettronica applicata: elementi di elettricità e magnetismo, soluzione di reti elementari amplificatori operazionali  e circuiti di condizionamento (RLC) utili nello studio dei sistemi di acquisizione dati, trasduttori,  condizionatori di segnale, ponti per misura di deformazioni, sistemi AD.

Calcolo numerico e complementi di analisi: tecniche di regressione, procedure di calcolo numerico di derivazione e integrazione, utilizzo del linguaggio Matlab per la scrittura di semplici moduli di programma; il loro impiego è previsto nella discussione della calibrazione e delle tecniche di elaborazione dati.

Fondamenti di Automatica: concetto di funzione di trasferimento di un sistema, teoria e pratica dell’analisi in frequenza di un segnale, rappresentazione grafica di funzioni di complesse; queste conoscenze sono necessarie/utili nello studio del comportamento dinamico di uno strumento e del sistema sotto misura.

Fondamenti di Meccanica Strutturale:   concetti di sforzo e deformazione, analisi di semplici strutture traviformi, equilibrio e tracciatura diagrammi azioni interne; questi elementi sono utili nella discussione di trasduttori di deformazione e forza nonché nella soluzione di esercizi

Dinamica di sistemi aerospaziali: scrittura equazioni di equilibrio dinamico, risposta (tempo e frequenza) di un sistema a un grado di libertà, analisi in frequenza di un segnale, fenomenologia ed effetti di fenomeni dissipativi; questi elementi risultano necessari nello studio del comportamento dinamico della strumentazione.

 


Modalità di valutazione

L’esame consiste in una prova scritta; sono previste domande di teoria, volte alla verifica della corretta acquisizione delle conoscenze, ed esercizi, riproducenti realistiche attività sperimentali, atti alla valutazione dei risultati di apprendimento. La correzione della prova scritta dà luogo alla valutazione; riguardo ai quesiti si tiene conto della correttezza e della completezza dell'esposizione; per gli esercizi la correttezza dell'approccio e del procedimento utilizzato.

Sono previsti esercizi di struttura non codificata in modo da fare emergere la reale comprensione del contesto al di là della capacità di risolvere casi già visti. 

Il docente si riserva la possibilità di convocare lo studente per una prova orale integrativa.  

In presenza di uno scritto sufficiente, il voto finale potrà essere rideterminato a seguito di una prova orale su richiesta dello studente. La prova orale consiste nella discussione della prova scritta e della relazione sulle attività di laboratorio, nonché nell’approfondimento di aspetti teorici.

In particolare, in sede di esame, lo studente dovrà:

  • essere in grado di descrivere i fenomeni fondamentali riguardanti la trasduzione e i sistemi di misura nell’ambito di misure statiche e dinamiche e discutere la loro influenza sulla qualità della misura,
  • essere in grado di discutere le principali tecniche analitiche e numeriche impiegate
  • sapere collegare gli elementi di probabilità e statistica di grandezze casuali e le tecniche di propagazione degli errori alla definizione delle incertezze secondo normativa
  • essere in grado di applicare la teoria della misura a situazioni realistiche per la misura diretta di grandezze fisiche

Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaAppunti messi a disposizione dal docente su Beep -
Note:

Laurea Ghiringhelli/Ricci Fondamenti di Sperimentazione Aerospaziale - 086225 (Ord.270)

Risorsa bibliografica facoltativaWheeler, Ganji, Introduction to Engineering Experimentation, Editore: Prentice Hall
Risorsa bibliografica facoltativaTaylor, Introduzione all'analisi degli errori, Editore: Zanichelli
Risorsa bibliografica facoltativaFigliola, Beasley, Theory and design for mechanical measurements , Editore: Wiley
Risorsa bibliografica facoltativaBently, Measurement systems and application design , Editore: Longman
Risorsa bibliografica facoltativaDoebelin, Measurement systems, application and design, Editore: McGraw-Hill Publishing Company
Note:

Testo di riferimento per l'attività di sperimentazione a livello professionale. Disponibile una versione in lungua italiana.


Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
34:00
51:00
Esercitazione
20:00
30:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
6:00
9:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 60:00 90:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
20/01/2020