Unità di misura

Esistono tre sistemi nei quali sono contenute le unità di misura:
Sistema tecnico (ST): è il primo sistema adottato, anche se contiene alcuni difetti, viene usato ancora oggi (uso comune).
Sistema internazionale (SI): in uso dal 1982, le unità di misura sono adottate caso per caso (si usa più in ambito scientifico).Sistema anglosassone (SA): non è uguale agli altri due sistemi anche perché la parte decimale è espressa in frazione.

Unità di misura

S.T. S.I. S.A.
Lunghezza m m pollice,piede,miglio
Massa Kg,,m,, (massa) Kg libbra
Peso Kg,,p,, (peso) N ancia
Tempo s s s
Potenza CV W HP
Energia cal J BTU
Temperatura °C,k °C,k F (5/9°C)
Pressione atm bar, Pa PSI



Multipli e sottomultipli: servono per aumentare o diminuire il valore nel S.I.
I multipli: unità di misura per fattore maggiore a 1, i sottomultipli: unità di misura per fattore minore a 1. Questi sono i valori standard:

tera T 10^12^
giga G 10^9^
mega M 10^6^
chilo K 10^3^
Base 10^0^
milli m 10^-3^
micro μ 10^-6^
nano n 10^-9^
pico p 10^-12^


Multipli e sottomultipli vanno di 3 in 3.

Applicazione multipli e sottomultipli:

Esercizi


Semplificazioni: servono per determinare le unità di misura delle varie formule e quindi per conoscere le unità di misura delle formule inverse.

area rettangolo: A = a * b [mm]* [mm] = [mm2]
velocità: s = v * t [m/s] * [s] = [m]
se le unità di misura non sono espresso nel sistema internazionale si trasformano in modo da poter semplificare.
perimetro: p = l1 + l2 + l3 [m] + [m] + [m] = [m]


esempi







METROLOGIA


È una scienza che serve per misurare grandezze fisiche, dando dei riferimenti. I concetti base sono:

- Misurare: operazione, che ci consente di avere informazioni;
- Sistema:ambiente in cui si lavora
- Grandezza fisica: una delle caratteristiche dell’oggetto che vogliamo misurare;
- Unità di misura: sistema per confrontare la misurazione (sistema adottato per tutti), inoltre è un riferimento fondamentale e convenzionale;
- Convenzione:S.I.
- Numero di unità: rapporto tra grandezza fisica e unità di misura;
- Valore numerico: numero di volte della grandezza in unità.

COSA MISURARE: forma geometrica, dimensioni, lavorazioni, collaudo (certificazioni).

METODO: (come si fa la misurazione):
STRUMENTI E APPARECCHIATURE:
CARATTERISTICHE STRUMENTI (segnale di misura):
è caratterizzato da portata minima (portata più piccola che posso leggere) e massima.

ERRRORI DI MISURA:

Non esiste la misura esatta della grandezza fisica da misurare. Esistono strumenti più o meno precisi con errori più o meno grandi. Esiste quindi un’approssimazione.

ERRORI ACCIDENTALI: sono errori dovuti a cause on prevedibili, che non si ripetono con segno a valore variaili.
i motivi sono:
a- Cause di procedimeno (errori di parall’asse);
b- Sporcizia (accumuli di materiale con spessore nello strumento e nel pezzo);
c- Giuoco;
d- Posizionamento strumento (strumento appoggiato inclinamente).
Questi tipi di errori sono semplici da risolvere, basta eseguire più letture (3-4-5 misure) multiple con una media finale.

ERRORI SISTEMATICI: errori che avvengono sistematicamente con la stessa identità (uguale causa, uguale entità e segno). Le cause sono:
a- procedimento:
ci và il disegno dell’errore di parallasse
b- Incertezza strumentale: gioco e molle di contrasto (risoluzione: taratura strumento).
c- Temperatura: dilatazione termica del corpo, oggetto e strumento si dilatano. Il coefficiente di dilatazione tra pezzo e strumento non è uguale. Quindi la misurazione va fatta a 20° C perché gli strumenti sono tarati così.

Questi tipi di errore sono difficili da trovare e da eliminare perché non si riesce a trovare il perché. Possibile risoluzione i questi errori sono : posizionamento corretto del pezzo e dello strumento, pulizia dello strumento, ripetere la misura più volte facendo una media (errori accidentali) oppure posizionamento corretta dello strumento, opportuna taratura dello strumento e lasciae pezzo e strumento utilizzato nello stesso luogo così da essere alla stessa temperatura (errori sistematici)


MISURAZIONE:
Risultato misurazione: la misura esatta non esiste ma si scrive in una fascia di valori per la misura: numero, unità di misura, incertezza.
Incertezza assoluta: fornisce un intervallo di numeri entro i quali rientra la fascia di misura (indipendente dal numero) es: B=48.5±0.5[mm]
Incertezza relativa: in percentuale 1% (dipende dal numero) es: B= 48.5±1.03% [mm]

L’incertezza dipende dalla risoluzione dello strumento la classe dello strumento è ;0.5 (parametro per sapere di quale strumento si tratta). Più preciso è lo strumento minore è l’incertezza.

Cifre significative: sono il numero di cifre decimali che indica per ogni numero es: 3.42?; tre cifre significative (precisione in un centesimo). Dopo il due non si sa cosa c’è e non si determinano a nostro piacere.
Es: 3.421( incertezza 1/1000), i decimali che si mettono derivano dallo strumento usato.
Es: 3.4[mm] calibro decimale ( precisione 1/10).
Come gestire le cifre significative: esempio il numero 3.426734:non si può lasciare tutte le cifre ma ci sono due metodi:
Arrotondamento; il più usato perché il più preciso, ci sono due criteri:per difetto (presa la cifra da eliminare e compresa tra 0 e4 incluso, si elimina e la precedente rimane inalterata, considerate due cifre: 00-49); per eccesso (cifra tra 5-9, la cifra precedente aumenta di un numero considerato due cifre: 50-99). L’arrotondamento è un operazione unificata o standard.
Troncatura eliminare l’ ultima cifra, la precedente non è soggetta a variazione in qualunque caso.

Quando utilizzare le cifre significative:
A=7.650.15[mm]:questa misura non è corretta e non tiene conto delle cifre significative e approssimazioni. 0.1X tolgo la seconda cifra significativa perché se sbaglio nell’ordine dei decimi non m’interessa quello dei centesimi (centesimi < decimi); 7.6X e tolgo il 5 perché se 0.1 non m’interessa 5 non m’interessa neanche il 5 di 7.65. es: 0.01x, 1 è la prima cifra significativa.

Taratura: è un’operazione che faccio nello strumento per verificare se lo strumento dà dei dati corretti, es: taratura micrometro: prendo dei blocchetti gaà tarati ed effettuo la misura, se è idonea la misura lo strumento è tarato, sennò bisogna capire il perché non dà la misura corretta. La prima risoluzione è quella di vedere se bisogna cambiare una molla, un ingranaggio, un componente usurato. La seconda è quella di associare l’errore alla misura della grandezza (es: se lo strumento dà 25.1 sposto la scala a 25.0 su 25.1).

Teoria dell’errore: l’errore deriva dall’incertezza dello strumento
Sensibilità: è la più piccolo variazione del segnale che lo strumento può misurare
Costante dello strumento: 1k=fs/n=100/100=1[mm]inervallo tra una tacca e l’altra.

DISEGNO

Se la tacca è sul 10 sicuro 10mm, ma se l’ago sta sul “mezzo” il valore più probabile è 10.5 mm
X=Vmax + Vmin
2

Vmax-Vmin PRECISIONE (costante dello strumento)
Vmax – Vminincertezza massima assoluta
2
PROBABILE VALORE REALE

X= Vmax+VminVmax-Vmin
2 2

=11+1011-10 = 10.5  0.5
* ) 2


10.0 / 11.0

Media: più misura grafica:


(Disegnare curva di gauss)



Il punto centrale con la media (valore calcolabile)
Media x =( x X1) / 2 scarto;= x1 – x (distanza che c’è da ogni misura, rispetto la media)

Scarto quadratico medioD=((x i^2)/(n-1)) (quanto più alto è il numero tanto più è larga la curva e viceversa, se è stretto i valori sono simili a quelli teorici).
± 3s  99,7%
± 2,58s  99%
± 2s  97,5%
±1,64s  90%
± 1s  68%
± 0,68s  50%

campioni su 1000 oggetti 997 oggetti cadono negli spazi, i 3 oggetti rimanenti sono più grandi o più piccoli. La tolleranza naturale è s = 0,033, se ciò non avviene :
- Tolleranza grande (butto via degli oggetti);
- Tolleranza piccola (supera 99,7% =0,01, macchina è precisa ma non ne vale la pena).

Albero 50  0,03 99,7% con questa tolleranza

Esempio: s = 0,1 x = 50,0. Quanti oggetti? Si mettono i segni nella curva perché così si evita più o meno di sbagliare, anche se comunque si sbaglia.

1s  68% (oggetti dentro 1s) x = 50,0  0,1 [mm] per aver più precisione si cambia macchina.

A = 50,0  0,1 (errore assoluto) [mm]
D = 40,2  0,1 [mm]
Per esempio: dati A e B, le operazioni possibili sono: A+B , A-B , A*B , A/B .

AB insieme per es: lati rettangolo: perimetro 2*(A+B)
Errore assoluto E , errore relativo e

A+B ± E = E1 + E2 (sono errori assoluti)
A-B  E = E1 - E2
A*B  e = e1 + e2 (sono errori relativi)
A/B  e = e1 - e2

A+B = 50,0  0,1 + 4,02  0,1 = 90,2  0,2 [mm]
A-B = 50,0  0,1 - 4,02  0,1 = 9,8  0 [mm]
A*B = 15,35  0,05 + 27,65  0,05
et = (3,26 + 1,81) * 103 = 5,07*10-3 (%)
a*b = 15,35 * 27,65 = 424,4 [mm]
c = a*b  et =424,4  0,5% [mm2] (0,5% = 2,15)
E = e * M = 5,07 * 10-3 * 424,4 * 2,15 [mm2]

Gli errori sono assoluti e devo trasformarli in relativi:
e = E/M  E = e*M c = a*b

Precisione: come si propaga l’errore? Sommando 2 numeri con diverse cifre significative si prendono le cifre con il numero minore di cifre significative .
L’eccezione avviene quando devo fare altri calcoli dopo, quindi si prendono le cifre significative del numero maggiore consigliabile.

Esempio: cubo l= 4,2 [cm]


Calcoli da inserire


Esempio sull’incertezza:

da inserire

STRUMENTI DI MISURA



A misura diretta: calibro, micrometro dove si legge direttamente la misura.

Di paragone: si effettua la misura di un oggetto confrontando l’oggetto con un campione ottenendo un paragone. L’oggetto, con questi strumento, è uguale o diverso al campione, non si puo sapere di quanto puo essere fuori misura (no misura, solo si o no).

Vantaggi:

precisione elevata;
misura oggettiva (non dipende dal soggetto)
campo di misura estendibile.

Svantaggi:

si o no ;
mi serve il campione perche se non ce l’ho non è possibile il confronto;
si verificano spesso problemi; si devono verificare spesso gli strumenti;
necessità si attrezzature speciali (ossia elementi, supporti per mantenere l’oggetto in posizione giusta); ingombrante.


Elementi che compongono lo strumento:

Tastatore: parte dello strumento ottico che va a contatto e con il pezzo rileva posizione;
Trasduttore: parte dello strumento che converte, per esempio un segnale di tipo di energia ad un altro;
Amplificatore: parte dello strumento che serve per amplificare un segnale che magari è troppo piccolo;
Visualizzatore: parte dello strumento che visualizza il risultato (scala, schermo);
Stativo: parte dello strumento che serve da supporto, struttura meccanica per contenere i pezzi.


Classificazione: si effettua in base alla tipologia del sistema utilizzato per misurare.


Meccanici: dove le parti sono meccaniche, spostamento a rotazione;
Ottico: spostamenti o rotazione della luce: elemento base dello strumento;
Pneumatici: il mezzo è l’aria, le pressioni più o meno grandi ti danno la misura;
Elettrici o elettronici: si ha la trasmissione di segnale con l’intensità di corrente.

Gli strumenti possono essere misti, cioè strumenti di paragone con sistemi meccanici, elettronici insieme.


Esempio strumenti di paragone: comparatore amplificazione meccanica
Preso il pezzo e sistemato, il tastatore scende e sale e si paragona la superficie con altri punti della superficie.
Tastatore è un alberino che può essere:


albero filettato
albero a dentiera
albero a nastro.
Albero filettato: sull’alberino c’è il filetto che ingrana sulla ruota dentata che è alternata verticale (in rotazione), oppure ingrana sulla vite madre;
Albero a dentiera: affianco c’è una cremagliera (asta dentata) che ingrana sulla ruota dentata (alto, basso);
Albero a nastro: spostamento nastro, l’albero gira (è più delicato e meno preciso perché il nastro si può allungare).

Il comparatore ha un’elevata precisione 1/100 o 1/1000, esercita una forza molto piccola F=15; 0,6, durezza tastatore HRC = 60, corsa C = 3,5 10 mm ( più preciso è lo strumento, minore è la corsa), la classe di precisione, I°, II°.


Verifiche del comparatore: servono per garantire la sua funzionalità (manutenzione frequente)
- ripetibilità: stessa misura in diversi tempi deve dare uguale misura;
- precisione: sensibilità dello strumento.


Serie di prove: sono diverse
1-)
- cinque misure diverse con il tastatore a diversa velocità devono dare uguale risultato;
- spostameneo del pezzo deve dare un uguale misura;
- due misure con uguale posizione e velocità devono dare uguale misura.
2-)
- blocchetti calibrati di 1/10 di mm = 0,1 mm, se li misurano tutti per vedere se danno la misura esatta, dove c’è l’errore massimo si passa al centesimo 0,01 mm;
- si fa una prova: cioè si appoggia con una forza superiore il tastatore per vedere se entra nel pezzo.

Misure da effettuare: non sono misure assolute.
- planarità della superficie: controllo superficie se rettilinea;
- cilindricità: verificare cilindricità del cilindro;
- perpendicolarità: superficie perpendicolare con quella di riferimento;
- alesaggio;
- profondità: su oggetto c’è una diversa superficie;
- eccentricità.


ESEMPIO DI STRUMENTO DI PARAGONE AD AMPLIFICAZIONE OTTICA:

Il principio di funzionamento è basato sulla luce.
Vantaggi:

) inerzia: non c è questo tipo di problema perché le parti in movimento sono meno.
) Usura: non c è questo tipo di problema perché le parti in movimento sono meno.
) Amplificazione: il segnale è preciso, si arriva ai micron

Funzionamento:

Qui ci sarebbe il disegno dello strumento di paragone a amplificazione ottica

Il tastatore sale e scende facendo ruotare lo specchio. Abbiamo quindi una emissione di un raggio luminoso( con diaframma) che si riflette con un angolo x ( Δ) e poi x1 ( Δ1) in uno schermo. Poi si sposta il pezzo si ripete e abbiamo il secondo punto nello schermo. A-A1 sarà la misura.
Lo schermo non si può ulteriormente allontanare perché sennò il segno diventa una specie di trattino e saremmo meno precisi a misurare.

ESEMPIO DI STRUMENTI DI PARAGONE: PROIETTORE PROFILI

Si paragona il profilo al sistema già presente.Si prende il profilo e lo si pone nella lastra,il proiettore proietta il profilo ingrandendo la parte interessata.

Il proiettore può essere:
- diascopico : proiezione ombra del profilo.Il pezzo è intermedio sorgente luminosa e schermo quindi non si distingue la superficie del pezzo,ma solo il profilo.

) Episcopio : proiezione superficie profilo.I raggi colpiscono il pezzo e si riflettono sullo schermo vedendo così profilo e superficie.
) Epidiascopio : combinazione dei due sopra elencati

Confrontare impronta con l’impronta teorica.


ESEMPIO DI STRUMENTO DI PARAGONE ELETTRICO:

Ci sono due tipi di strumenti di paragone elettrici:tutto lo strumento è elettrico,ossia tutte le parti sono elettriche oppure,il più frequente,trasformazione del segnale meccanico in elettrico. Segnale tastatore e visualizzatore digitale.

Vantaggi strumento elettrico:
-amplificazione : è facile amplificare il segnale elettrico a differenza del meccanico.
-rapidità : un fenomeno che cambia nel tempo è adattato velocemente dallo strumento elettrico rispetto a quello meccanico

) distanza: è facile trasportare il segnale a distanza.
) Inerzia: non c’è inerzia perché non ci sono parti in movimento
) Usura: non esiste
) PC: si può collegare il segnale con il pc per salvare i dati
) 3D: si può misurare il 3D con strumento elettrico ( anche laser)

In generale non ci sono svantaggi ma possono esserci se il trasduttore non è efficiente e non idoneo.
There are no comments on this page.
Valid XHTML :: Valid CSS: :: Powered by WikkaWiki