Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Sara CASACCIA
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [IT08] INGEGNERIA EDILE First Cycle Degree (3 years) - [IT08] BUILDING ENGINEERING
Dipartimento: [040042] Dipartimento Ingegneria Civile, Edile e dell'ArchitetturaDepartment: [040042] Dipartimento Ingegneria Civile, Edile e dell'Architettura
Anno di corsoDegree programme year : 3 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2023-2024
Anno regolamentoAnno regolamento: 2021-2022
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: D - A scelta dello studente
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/12 - MISURE MECCANICHE E TERMICHE
ITALIANO
Italian
Il corso presuppone che gli studenti siano a conoscenza dei concetti fondamentali di analisi matematica, fisica, termodinamica ed elettromagnetismo.
It is required that the student knows the fundamental concepts of mathematical analysis, physics, thermodynamics and electromagnetism.
Lezioni frontali: 50 ore
Esercitazioni in aula o in laboratorio: 22 ore
Lectures: 50 hours
Class or lab exercises: 22 hours
L’insegnamento permette agli studenti di acquisire conoscenze sulle moderne tecniche di misura, caratterizzazione e diagnostica per l’ambiente costruito. Inoltre, l'insegnamento permette agli studenti di acquisire conoscenze di base sulla strumentazione di misura per grandezze meccaniche e termiche, fornendo gli
elementi necessari alla comprensione dei processi di misura, della interazione tra misurando e sistema di misura, delle caratteristiche statiche e dinamiche dei sistemi di misura, della statistica e dell’incertezza, dei principi di funzionamento di sensori e trasduttori, del loro impiego in laboratorio ed in ambito applicativo.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Lo studenti apprenderà tramite esempi ed esercitazioni in aula e laboratorio la capacità di applicare le conoscenze relative alle misure negli ambiti di diagnostica strutturale, di prestazione
energetica e di comfort ambientale. Inoltre, lo studente apprenderà come pianificare un processo di misura, tarare gli strumenti ed effettuare le misure, nell’ambito della ricerca sperimentale, del collaudo, del controllo di qualità, della diagnosi e della manutenzione.
Un focus particolare sarà rivolto alle applicazioni legate all’ambiente indoor, sia in termini di misura delle prestazioni energetiche che di valutazione sperimentale del comfort ambientale. Saranno studiate applicazioni di misura anche in campo strutturale ed ambientale.
Competenze trasversali.
Il corso prevede l’attività di laboratorio e sviluppo di tesine. Queste attività stimolano la capacità di lavorare in squadra, di redigere un report dell’attività svolta e l’attitudine alla presentazione orale e scritta del lavoro svolto.
Knowledge and Understanding.
The course enables students to acquire knowledge on modern techniques of measurement, characterization and diagnostics for the built environment. Furthermore,The course enables students to acquire basic
knowledge on measuring instruments for mechanical and thermal quantities, providing the elements necessary to the understanding of the measurement process, the interaction between the object of measurement and the measuring system, static and dynamic characteristics of measuring systems, statistics and uncertainty, the working principles of sensors and transducers, their use in the laboratory and in real applications.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
The student will learn through examples and exercises in class and i laboratory the ability to apply knowledge relating to measurements in the areas of structural diagnostics, performance
energy and environmental comfort. Furthermore, the student will learn how to apply this knowledge to experimental research, product development, testing, quality and process control, diagnosis and
management and maintenance.
A particular focus will be on applications related to the indoor environment, both in terms of measuring energy performances and experimental evaluation of user comfort. Applications will also be studied in the structural and environmental fields.
Transversal Skills.
The course includes laboratory activity and development of term papers. These activities stimulate the ability to work as a team, to draw up a report on the activity carried out and the aptitude for oral and written presentation of the work done.
Mediante lezioni teoriche, esercitazioni di laboratorio ed esempi pratici vengono presentate e analizzate le principali metodologie di misura delle grandezze fisiche di maggiore interesse in campo civile, ambientale ed edile (incluso l’ambiente indoor).
Lezioni frontali (50h).
Generalità sul concetto di misura: il misurando, la catena di misura, schema a blocchi funzionali.
Caratterizzazione delle prestazioni di uno strumento di misura:
• caratteristiche statiche (linearità, isteresi, risoluzione, soglia, campo di misura)
• disturbi e incertezza di misura – metodi statistici per la stima dell’incertezza (distribuzione gaussiana, media, varianza, scarto tipo, densità di probabilità, probabilità e livello di confidenza)
• taratura statica di uno strumento (metodi dei minimi quadrati e regressione lineare, correlazione statistica e residui)
• determinazione delle caratteristiche dinamiche di uno strumento (risposta nel dominio del tempo e funzione di risposta in frequenza)
• Elementi di analisi del segnale e di elaborazione dei dati, basi per la comprensione dei segnali nel dominio della frequenza. Gestione di set di dati complessi.
• Sistemi tradizionali ed innovativi per misure di:
o dimensione, spostamento,
o deformazione,
o velocità di solidi,
o accelerazione;
o forza,
o coppia e potenza,
o pressione,
o velocità di fluidi,
o portata,
o temperatura.
• Nozioni di base sui sistemi di acquisizione dati e digitalizzazione dei segnali (campionamento, quantizzazione, codifica, principali dispositivi)
Esercitazioni di laboratorio (22 h):
• stima dell’incertezza tramite statistica su misure ripetute (2h)
• taratura statica di un trasduttore di spostamento (2h)
• taratura statica di un trasduttore di forza estensimetrico (2h)
• risposta dinamica di sistema del 1° ordine (sensore di temperatura) mediante risposta al gradino (2h)
• risposta dinamica di un trasduttore del 2° ordine (sensore di forza) mediante risposta all’impulso generata con martello strumentato (2h)
• misura della deformazione di una trave mediante estensimetri a resistenza elettrica (2h)
• misura della vibrazione di una trave mediante accelerometro piezoelettrico (2h)
• visualizzazione di segnali su oscilloscopio e analisi dello spettro (2h)
• misura della temperatura mediante termocoppia e termoresistenza (2h)
• acquisizione di segnali statici e dinamici mediante sistema DAQ (2h)
• misura dell’irraggiamento mediante termocamera a infra-rossi (2h)
Esempi pratici di applicazione a diagnostica di strutture, comfort ambientale, etc.
The measurement principles of the quantities of interest for civil, environmental and construction applications (including indoor environment) are presented through theoretical lectures and practical examples.
Frontal lessons (50h).
General information on the concept of measurement: the measurand, the measurement chain, functional block diagram.
Characterization of the performance of a measuring instrument:
• static characteristics (linearity, hysteresis, resolution, threshold, measuring range)
• measurement disturbances and uncertainty - statistical methods for estimating uncertainty (Gaussian distribution, mean, variance, standard deviation, probability density, probability and confidence level)
• static calibration of an instrument (least squares methods and linear regression, statistical correlation and residuals)
• determination of the dynamic characteristics of an instrument (time domain response and frequency response function)
• Elements of signal analysis and data processing, bases for understanding signals in the frequency domain. Management of complex data sets.
• Traditional and innovative systems for measures of:
o size, displacement,
or deformation,
o velocity of solids,
o acceleration;
Oh come on,
o torque and power,
o pressure,
o velocity of fluids,
or scope,
or temperature.
• Basics of data acquisition and signal digitization systems (sampling, quantization, coding, main devices)
Laboratories (22 h):
• estimation of uncertainty through statistics on repeated measures (2h)
• static calibration of a displacement transducer (2h)
• static calibration of a strain gauge force transducer (2h)
• 1st order dynamic system response (temperature sensor) through step response (2h)
• dynamic response of a 2nd order transducer (force sensor) through impulse response generated with an instrumented hammer (2h)
• measurement of the deformation of a beam by means of electrical resistance strain gauges (2h)
• measurement of the vibration of a beam using a piezoelectric accelerometer (2h)
• display of signals on an oscilloscope and spectrum analysis (2h)
• temperature measurement by thermocouple and thermoresistance (2h)
• acquisition of static and dynamic signals through the DAQ system (2h)
• measurement of irradiation by infrared camera (2h)
Practical examples of application to diagnostics of structures, environmental comfort, etc.
L’esame consiste in una prova orale consistente in:
• risposta a 3 domande (o 4 in caso di dubbio sul voto), delle quali una sulle caratteristiche generali metrologiche, una sui principi di funzionamento degli strumenti ed una sull'acquisizione dei segnali.
Per gli di studenti con disabilità/invalidità o disturbo specifico di apprendimento (DSA), che abbiano fatto debita richiesta di supporto per affrontare lo specifico esame di profitto all’Info Point Disabilità/DSA dell’Ateneo, le modalità di esame saranno adattate alla luce di quanto previsto dalle linee guida di Ateneo (https://www.univpm.it/Entra/Accoglienza_diversamente_abili)
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Lo studente, nel corso della prova orale, dovrà dimostrare di possedere le nozioni fondamentali delle misure meccaniche e termiche, dell'acquisizione dati e la digitalizzazione di segnali e delle metodologie di collaudo. Per superare con esito positivo l'esame, lo studente dovrà dimostrare di possedere una complessiva conoscenza dei contenuti dell’insegnamento, esposti in maniera sufficientemente corretta con utilizzo di adeguata terminologia tecnica. La valutazione massima verrà conseguita dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti dell'insegnamento, esposta con completa padronanza del linguaggio tecnico.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Viene attribuito un voto in trentesimi, con eventuale lode.
Il voto minimo per il superamento dell’esame è 18/30.
Criteri di attribuzione del voto finale.
Ad ogni domanda posta verrà dato un voto in trentesimi. Il voto finale corrisponderà alla media dei voti nelle singole domande. La lode verrà attribuita agli studenti che, avendo conseguito la valutazione massima, abbiano dimostrato una particolare padronanza della materia.
Learning Evaluation Methods.
The exam consists of an oral test consisting of:
• answer to 3 questions (or 4 in case of doubt about the grade), of which one on the general metrological characteristics, one on the operating principles of the instruments and one on the acquisition of signals.
For those students with a disability or specific learning disorder (SDA), who have made an appropriate request for support to take the specific profit exam at the University’s Disability Info Point/DSA, the examination procedures will be adapted in the light of the provisions of the University guidelines (https://www.univpm.it/Entra/Accoglienza_diversamente_abili).
Learning Evaluation Criteria.
The student, during the oral examination, will have to demonstrate to have the fundamental knowledge of mechanical and thermal measurements, data acquisition and digitalization and testing methods. In order to pass the exam with positive results, the student will have to show an overall knowledge of the course contents, which will have to be exposed with sufficient and correct use of technical terms. The maximum score will be achieved by demonstrating a deep knowledge of the course contents presented with a fully appropriate technical approach.
Learning Measurement Criteria.
Score in a scale with 30 levels eventually with laude. The minimum vote to pass the examination is 18/30.
Final Mark Allocation Criteria.
For each question posed to the student, a score in the scale with 30 levels will be assigned. The final overall score will correspond to the average of the scores for each single question. The Laude will be assigned to the students that, having achieved the maximum score, will also demonstrate an outstanding knowledge in the discussed topics.
1) Dispense del docente con le slide del corso (https://learn.univpm.it/)
ALTRI TESTI
2) Measurement systems: application and design, E.Doebelin, ed. Mc Graw Hill;
3) Les capteurs en instrumentation industrielle, G. Asch, ed. Dunod;
4) Instrumentation for engineering measurements, J.W.Dally, W.F.Riley, K.G.Mc Connell, ed. John Wiley & sons;
5) Theory and design for mechanical measurements, R.S.Figliola, D.E.Beasley, ed John Wiley.
6) Handbook of measurement science, P.H.Sydenham, vol.1, 2, ed. John&Wiley;
7) Il digitale, R.Giometti, F.Frascari, ed. Calderini.
1) Print of the course slides provided by the professor (https://learn.univpm.it/);
OTHERS
2) Measurement systems: application and design, E.Doebelin, ed. Mc Graw Hill;
2) Les capteurs en instrumentation industrielle, G. Asch, ed. Dunod;
3) Instrumentation for engineering measurements, J.W.Dally, W.F.Riley, K.G.Mc Connell, ed. John Wiley & sons;
4) Theory and design for mechanical measurements, R.S.Figliola, D.E.Beasley, ed John Wiley.
5) Handbook of measurement science, P.H.Sydenham, vol.1, 2, ed. John&Wiley;
6) Il digitale, R.Giometti, F.Frascari, ed. Calderini.
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2023-2024
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427