come valutare uno strumento di misura

Strumenti di Misura :

Gli strumenti di misura si dividono in diretti e indiretti.

Diretti.

Sono tutti quegli strumenti che forniscono localmente l' indicazione della variabile misurata ( manometri, termometri a mercurio, ecc ), per il loro funzionamento non necessitano di energia di alimentazione e sono caratterizzati da una modesta precisione dell' 1-2%.

Indiretti.

Sono gli strumenti che trasmettono a distanza l'informazione della variabile misurata (per esempio i trasduttori elettrici che trasmettono un segnale elettrico, i trasmettitori che trasmettono invece un segnale normalizzato pneumatico od, elettrico ), per il loro funzionamento necessitano solitamente di energia di alimentazione ( eccetto quelli autogeneranti tipo piezoelettrici, piroelettrici, termocoppie, ecc ) e sono caratterizzati da una notevole precisione che può raggiungere 0,1-0,2%.

SENSORI PIÙ COMUNI.

	F Forza	S Spostamento	Variazione Impedenza	Segnale elettrico
Pressione	Membrana	Molla Bourdon Soffietto	Estensimetro	Piezoelettrico Piezoresistivo
Portata	Dispositivo di strozzamento + membrana Paletta	Galleggiante Turbina a vortice		Misuratore magnetico Ultrasuoni
Livello	Membrana Gorgogliamento	Molla Bourdon Soffietto Galleggiante	Elettrodi	Ultrasuoni Piezoelettrico Piezoresistivo
Temperatura	Termometro a gas	Termometro liquido	Termoresistenza Resistore	Termocoppia Pirometro Piroelettrico
Umidità		A capelli	Resistenza Capacità Bulbo secco e umido	Piezoelettrico Infrarosso
Viscosità	Capillare	Galeggiante
Massa Volumica	Membrana Gorgogliamento	Galeggiante	Estensimetro	Piezoelettrico
Forza	Da sé	Molla	Estensimetro	Piezoelettrico
Spostamento			Resistenza Capacità Induttanza	Trasformatore differenziale Syncro Resolver Digitale
Velocità				Dinamo tachimetrica Alternatore tachimetrico Digitale
Accelerazione				Trasformatore differenziale Piezoelettrico

MISURATORI DI TEMPERATURA PIÙ COMUNI

Tipo	Tipo di sensore	Tipo di trasduttore	Campo di apploicazione °C	Precisione °C
Termocoppia	2 metalli diversi saldati ad un estremo	elettronico	-270 – 2500	0,5
Termoresistenza	Metallo	ponte di Wheatstone	-200 – 850	0,2
Termistore	semiconduttore	ponte di Wheatstone	-100 – 300	0,1
Pirometro a radiazione totale	termopila o bolometro	elettronico	0 – 4000	2
Pirometro a spettro selettivo	foto diodo	elettronico	500 – 4000	1
Termometro a a liquido	liquido dilatabile	di spostamento	-200 – 600	1
Termometro a gas o vapore	gas o vapore espandibile	di pressione	-100 – 600	1
Termometro bimetallico	2 metalli uniti a differente dilatazione	di spostamento	-80 – 500	1

ACCURATEZZA

È la capacità di uno strumento di indicare o registrare il valore esatto della grandezza misurata. L'errore di indicazione che è la differenza fra il valore indicato e quello vero, esprime l'accuratezza dello strumento. In realtà nessuna misura può essere, se non per caso, esatta.
In ogni misura si commette un errore; gli errori possono essere “fortuiti” (o “occasionali”) e “sistematici”. I primi sono di segno variabile e indeterminato e dipendono,tra l'altro, dall'abilità dell'operatore; di questi si può, in qualche caso, presumere l'ordine di grandezza, ma mai il segno. Gli errori “sistematici” sono dovuti al procedimento e ai mezzi di misura, seguono leggi note e hanno, quindi un segno determinato: di questi si può tener conto in alcuni casi.

PRECISIONE

È la capacità di uno strumento di indicare, nel caso di misure ripetute con lo stesso metodo e nelle stesse identiche condizioni, sempre lo stesso valore della grandezza misurata. Uno strumento può essere preciso pur non essendo accurato.

SENSIBILITÀ

È la più piccola variazione della grandezza misurata che lo strumento permette di osservare.
Molte misure nel campo termotecnico, ma anche in altri campi, non interessano tanto i metodi per ridurre o compensare gli errori, quanto la conoscenza dell'ordine di grandezza dell'errore che si può commettere, al fine di scegliere opportunamente lo strumento da impiegare.
Normalmente la precisione o, meglio l'incertezza di uno strumento viene espressa in percento sul valore di sfondo scala. Una precisione dal 5% al 10% si può accettare solo per misure grossolane di grandezze non importante nei casi in cui si voglia conoscere soltanto l'ordine di grandezza della variabile controllata. Precisioni dal 2,5% al 5% sono accettabili per normali misure di esercizio della maggior parte delle grandezze da misurare. Precisioni dallo 0,5% al 1 % devono essere previste per le misure di grandezza importanti, specie dal punto di vista economico.
È importante tener presente che quando la misura di una grandezza si ottiene quale risultato di un'operazione matematica, dalla combinazione di più grandezze, l'errore che si introduce può essere calcolato. Si supponga che i valori misurati di due grandezze siano A e B e gli errori siano +-a e +-b, l'errore risultante nel caso delle quattro operazioni aritmetiche è:

per l'addizione R = +-

per la sottrazione R = +-

per la moltiplicazione R = +-

per la divisione R = +-

Per fare un esempio pratico, si misura la differenza di temperatura dell'acqua entrante e uscente da un gruppo refrigeratore d'acqua con due termometri aventi una precisione di +-0,5°C, leggendo i due valori di +10°C e + 7°C, la differenza di temperatura sarà affetta da un errore pari a :

R = +- = +-0,7

quindi, la differenza di temperatura sarà di 5°C +-0,7

Ci si rende conto che l'errore dipenda dalla differenza delle due misure ed è tanto più elevato, percentualmente, quanto più piccola è tale differenza.
La scelta della scala dello strumento è importante e richiede la conoscenza del campo di variabilità della grandezza da misurare. Le migliori letture sono effettuate all'incirca a 2/3 del valore di fondo scala; le letture effettuate all'inizio della scala sono affette da errori molto alti.
Attenzione va anche posta nel tipo di indicazione: esistono strumenti con indicazione analogica (scala e indice ) e altri con indicazione digitale; di volta in volta occorrerà scegliere il tipo più adatto alle esigenze della misura,alla variabilità più o meno rapida nel tempo della grandezza, ecc.