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Strumento di misura

strumento per la misurazione di una grandezza fisica
Capitano Nemo e il Professor Aronnax mentre stanno contemplando degli strumenti di misura in Ventimila leghe sotto i mari

In metrologia uno strumento di misura è uno strumento che ha la funzione specifica di effettuare una misurazione, intendendo con essa, in fisica e ingegneria, il processo di rapportare una grandezza fisica ad eventi, fenomeni o oggetti del mondo reale.

Può presentarsi come un singolo oggetto, oppure può essere composto da due o più elementi che, opportunamente combinati, permettono di eseguire la misura (sistema di misura).

Tipicamente prima di essere utilizzato, lo strumento di misura è tarato o calibrato utilizzando un campione dell'unità di misura che si vuole misurare o fissando un livello di misura come riferimento.

Come unità di misura si utilizzano oggetti e/o eventi di riferimento precedentemente stabiliti, la cui misurazione dà come risultato un numero reale che è la relazione tra l'oggetto misurato e l'unità di riferimento.

DescrizioneModifica

Vista la grande varietà di strumenti di misura, elencarne in modo specifico le caratteristiche è impossibile. Si può però generalizzare e dividere le caratteristiche in un numero ristretto di tipologie:

  • funzionali (grandezza oggetto di misura, campo di misura, principio di funzionamento, limiti di temperatura);
  • fisiche (dimensioni, peso);
  • metrologiche (precisione, risoluzione, linearità, ripetibilità);
  • elettriche (tensione di alimentazione, caratteristiche delle uscite).
  • settaggio e/o programmazione (possibilità di settaggio, programmazione funzioni, compatibilità a protocolli di comunicazione).

Formato della letturaModifica

Gli strumenti possono presentare fondamentalmente due tipi di formato di lettura, a cui corrisponde una prima divisione tipologica fondamentale:

È importante specificare che le definizioni sopra riportate, si riferiscono al tipo di visualizzazione della lettura o alla forma del segnale d'uscita, non alla tecnologia usata per realizzare lo strumento. A titolo d'esempio, si può ricordare che esistono micrometri a vite in cui la lettura si esegue su totalizzatori meccanici (per cui sono strumenti digitali, sebbene non facciano uso di elettronica).

TipologieModifica

Esiste una grande varietà di strumenti di misura, che vanno dagli oggetti più semplici, come i righelli o i cronometri, fino ai più sofisticati come i microscopi elettronici o gli acceleratori di particelle.

Facendo riferimento al VIM (Vocabolario Internazionale dei termini fondamentali e generali di Metrologia), di seguito verranno elencati alcune fondamentali tipologie di strumenti.

Campioni materialiModifica

 
Elaborazione grafica al computer del campione da un chilogrammo conservato a Sèvres

Un campione materiale è un oggetto o un'apparecchiatura destinata a riprodurre una determinata grandezza, con precisione nota.

Alcuni esempi di campioni materiali:

 Lo stesso argomento in dettaglio: Campione (metrologia).

Trasduttori di misuraModifica

Un trasduttore è un dispositivo che legge una grandezza presente in ingresso e ne genera un'altra in uscita, proporzionale alla prima. Tipicamente, un trasduttore rileva una grandezza fisica e genera un proporzionale segnale elettrico. Il segnale d'ingresso e quello d'uscita sono legati da una legge nota (la transcaratteristica del trasduttore).

Nel linguaggio comune questi dispositivi vengono chiamati sensori, ma in ambito strettamente metrologico, quest'ultimo termine è riferito solamente all'elemento che fisicamente opera la trasformazione da una grandezza ad un'altra. Molti dispositivi trasduttori, oltre all'elemento sensore, integrano alimentatori per il medesimo, amplificatori di segnale, dispositivi di comunicazione remota, ecc. Esempio: un trasduttore di pressione, oltre ad avere una membrana estensimetrata che fa da sensore, potrebbe integrare un amplificatore per il segnale elettrico d'uscita.

Alcuni esempi di trasduttori:

 Lo stesso argomento in dettaglio: Trasduttore.

Strumenti indicatoriModifica

Uno strumento indicatore è un dispositivo che visualizza direttamente il valore del misurando. La visualizzazione può avere sia un formato d'uscita analogica, sia digitale.

Comunemente, questi dispositivi vengono chiamati anche visualizzatori, ma in ambito strettamente metrologico, questo termine è riferito all'elemento visualizzatore di uno strumento, e non al dispositivo nel suo complesso.

Alcuni esempi di strumento indicatore:

 Lo stesso argomento in dettaglio: Strumento indicatore.

Strumenti registratoriModifica

 
Un sismografo utilizzato dal dipartimento di stato dell'Interno USA

Uno strumento registratore è un dispositivo che fornisce una registrazione del valore del misurando, o di un valore in relazione con esso (tipicamente un segnale elettrico). Successivamente, può rendere disponibile i valori registrati per l'analisi.

La registrazione può essere fatta su diversi tipi di supporti (tipicamente cartacei, magnetici o elettronici).

Alcuni esempi di strumento registratore:

 Lo stesso argomento in dettaglio: Strumento registratore.

Strumenti totalizzatoriModifica

Uno strumento totalizzatore è un dispositivo che determina il valore del misurando facendone la somma dei valori parziali, o misurando il numero di specifici eventi che costituiscono l'oggetto della sua misurazione.

Alcuni esempi di strumento totalizzatore:

Sistemi di misuraModifica

Un sistema di misura è un insieme di strumenti ed altre apparecchiature, utilizzate assieme per eseguire una specifica misura. A questa categoria appartengono molta strumentazione destinata alle misure più complesse, che richiedono estrema precisione o in condizioni estreme.

Un sistema di misura comprende anche una serie di strumenti e apparecchiature destinati alla verifica e il controllo delle condizioni di contorno, almeno quelle che hanno influenza sulla misura in sé o sul valore del misurando (esempio la temperatura, l'umidità e la pressione atmosferica).

La struttura più semplice di un sistema di misura è la catena di misura.

 Lo stesso argomento in dettaglio: Sistema di misura.

Catene di misuraModifica

Una catena di misura è una successione di strumenti ed altre apparecchiature, collegate in modo da poter elaborare il segnale a partire dalla grandezza d'ingresso (misurando) fino all'ottenimento della lettura in uscita (la misura).

Alcuni esempi di catene di misura:

  • misuratore di pressione composto da un trasduttore di pressione, un amplificatore di segnale e un voltmetro;
  • misuratore di rumorosità acustica composto da un microfono, un preamplificatore, un registratore e un analizzatore di spettro.

Strumenti integratoriModifica

Uno strumento integratore è un dispositivo che legge due o più grandezze e le combina, per visualizzarne una terza che deriva dalle altre secondo una regola certa.

Alcuni esempi di strumento integratore:

Dispositivi rivelatoriModifica

Uno strumento rivelatore è un dispositivo o una sostanza che rivela la presenza di una grandezza, senza necessariamente fornirne un valore preciso. In alcuni casi questi dispositivi sono realizzati per segnalare il superamento di un dato valore (chiamati anche strumenti a soglia).

Alcuni esempi di dispositivi rilevatori:

Alcuni esempi di strumenti di misura (divisi per grandezza misurata)Modifica

 
Anemometro del 1870.
 
Multimetro digitale.

MassaModifica

TempoModifica

misurazione tecnologica del tempo

Lunghezza (intesa come distanza)Modifica

AreaModifica

AngoloModifica

Pendenza (o inclinazione)Modifica

DeformazioneModifica

TemperaturaModifica

 Lo stesso argomento in dettaglio: Termometria.

PressioneModifica

storia delle misurazioni di tecnologia e pressione

Grandezze acustiche (pressione sonora)Modifica

Flusso (o portata)Modifica

ComposizioneModifica

UmiditàModifica

pHModifica

Livello di liquidoModifica

LuceModifica

VelocitàModifica

AccelerazioneModifica

Velocità angolareModifica

Grandezze elettricheModifica

 Lo stesso argomento in dettaglio: Strumenti di misura per grandezze elettriche.

DurezzaModifica

ViscositàModifica

Momento torcenteModifica

Radiazione elettromagneticaModifica

VarieModifica

Voci correlateModifica

Altri progettiModifica

Collegamenti esterniModifica

Legge 2 febbraio 2007, n. 22, in materia di "Strumenti di misura"

Controllo di autoritàLCCN (ENsh85082706 · GND (DE4038825-6