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Misure e Controlli Termotecnici (M/Z)
Measurement and thermotechnical controls
Paolo Castellini

Sede Ingegneria
A.A. 2016/2017
Crediti 9
Ore 72
Periodo I
Lingua ITA

Prerequisiti
Il corso presuppone che gli studenti abbiano conoscenze di base sui principali strumenti per le misure meccaniche e termiche.

Risultati di apprendimento attesi
CONOSCENZE E COMPRENSIONE:
L’insegnamento illustra la strumentazione avanzata per misure meccaniche e termiche, per controllo processo e qualità e sviluppo prodotto, con particolare riferimento alle tecniche di misura senza contatto, ottiche ed acustiche. Lo studente al termine delle lezioni conoscerà i principi di funzionamento di sistemi di misura complessi, tra cui anemometria laser Doppler, Particle Image Velocimetry, vibrometria laser Doppler, termocamere e sensori nell’infrarosso, tecniche di misura acustiche (intensimetria acustica e beam forming)
CAPACITA' DI APPLICARE LE CONOSCENZE:
Lo studente verrà educato tramite lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio all’allestimento e all’impiego di sistemi di misura complessi per la ricerca sperimentale, lo sviluppo prodotto, il collaudo di macchine e impianti, il controllo di qualità e la diagnosi di impianti, prodotti e processi.
COMPETENZE TRASVERSALI:
Lo studente verrà formato all’impiego di sistemi di misura complessi in diversi contesti applicativi, sia ingegneristici che di altre discipline a carattere sperimentale

Programma
Contenuti (lezioni frontali, 52 ore) 1 - Analisi del segnale: Tipi di segnali, analisi dei segnali nel dominio del tempo e della frequenza. Densità Spettrale, Densità Spettrale Incrociata. Acquisizione dei segnali: campionamento e quantizzazione, strumenti per l’acquisizione dei segnali, errori di campionamento (aliasing e leakage), acquisizione dei segnali transitori. Analisi dei segnali digitali. 2 – Interferometria e Vibrometria Laser Doppler: Effetto Doppler, modulatore acusto-ottico. Teoria della vibrometria: interferometri Michelson e Mach-Zender, processamento dei segnali ottici (demodulazione, tracking filter), accesso ottico, effetti della superficie sulla misura. Tipologie di LDV: a singolo punto, a scansione, differenziale, in – plane, rotazionale. Cenni all’incertezza del Vibrometro Laser Doppler. 3 – Misure di Vibrazione: Scala logaritmica. Spostamento, velocità, accelerazione. Test di vibrazione (tipi di eccitazioni, trasduttori, montaggio, esempi). Analisi modale. Sistemi a 1 grado di libertà. Metodi sperimentali per l’analisi modale. 4 – Misure acustiche: Il suono, parametri del campo sonoro, propagazione del suono. Misura di pressione sonora: fonometro, microfoni (elettrodinamico e capacitivo). Misure di intensità acustica. Tecniche di misura con array di microfoni: olografia acustica e Beamforming. 5 – Ultrasuoni nella diagnostica industriale: Modello di propagazione delle onde US, parametri fondamentali delle onde US, il fascio US, generazione di un fascio per misure a contatto, rilievo del difetto, US senza contatto. 6 – Misure di flusso: Particle Image Velocimetry e Laser Doppler Anemometry: PIV: Principi teorici, procedura di misura, inseminazione, processamento dei segnali acquisiti. 3D PIV. LDA: Configurazione della strumentazione, modello a frange, eterodina, tecnica laser Doppler differenziale. 7 – Fondamenti di spettroscopia e colorimetria 8 – Misure di temperatura per irraggiamento: teoria dello scambio termico per irraggiamento, sensori e elementi ottici. Pirometri. Termografia: le tecniche di misura, software di interfacciamento. Calibrazione della termocamera. 9 – Misure di comfort in ambienti indoor: Variabili soggettive, Variabili ambientali, Indici del benessere termo-igrometrico 9 – Misure interferometriche: ESPI, Shearografia. Esercitazioni in aula o in laboratorio (20 ore) Attività pratica sui sistemi studiati. Eaborazione dei segnali

Modalità di svolgimento dell'esame
METODI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
L’esame consiste in una prova orale con una discussione delle tematiche sia delle lezioni che delle esercitazioni pratiche di laboratorio. Saranno poste 3 (max 4 domande in caso di dubbio sul voto): una sulle caratteristiche generali metrologiche, una sui principi di funzionamento degli strumenti ed una sull'acquisizione dei segnali. Gli studenti dovranno portare una tesina sull'esercitazioni svolte a lezione.

CRITERI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
Lo studente, nel corso della prova orale, dovrà dimostrare di possedere le nozioni fondamentali sugli strumenti di misura discussi nel corso. 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
Attribuzione del voto finale in trentesimi sulla base delle conoscenze e capacità dimostrate dallo studente e misurate secondo i Criteri di Valutazione dell'Apprendimento sopra indicati.

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.

Testi consigliati
Materiale distribuito a lezione. Verrà fornita una bibliografia di riferimento ed una serie di siti di consultazione. Testi consigliati: - E. O. Doebelin, Strumenti e Metodi di misura, Mc Graw Hill; - - Righini, Tajani, Cutolo, Introduction to optoelectronic sensors, ed. World Scientific Xavier P. V. Maldague, Theory and practice of infrared technology for nondestructive testing, Wiley Interscience; F. Durst, A. Melling, J. H. Whitelaw, Principles and practice of laser –Doppler Anemometry, Academic Press; Raffael, Wilert, Wereley, Kompenhans, Particle Image Velocimetry, ed. Springer. - Xavier P. V. Maldague, Theory and practice of infrared technology for nondestructive testing, Wiley Interscience; Materiale disponibile on-line, esempi di alcuni siti: - sito web www.edmundoptics.com - sito web www.mellesgriot.com - sito web www.dantecdynamics.com - sito web www.tsi.com - sito web www.polytec.com - sito web www.flir.com - sito web http://www.bksv.com/ - sito web http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/4278 - sito web http://macl.caeds.eng.uml.edu/umlspace/s&v_Jan2001_Modal_Analysis.PDF Altri siti verranno comunicati durante le lezioni.

Corsi di laurea

• Ingegneria Meccanica (Corso di Laurea Magistrale (DM 270/04))