L'accuratezza di un sistema di misura è influenzata non solo dal misurando, ma anche da sollecitazioni ambientali e operative definite [[Ingressi e disturbi negli strumenti di misura|ingressi di disturbo]]. Questi segnali indesiderati possono alterare la risposta dello strumento agendo sulla sua struttura fisica del sistema di misura o sulla trasduzione del segnale. ### Classificazione degli ingressi di disturbo In un modello di [[Configurazione degli strumenti di misura|configurazione generalizzata]], gli ingressi che influenzano l'uscita $q_0$ si dividono in tre categorie principali: 1. **Ingresso desiderato ($q_i$):** La grandezza fisica (misurando) che lo strumento è destinato a rilevare. 2. **Ingressi interferenti ($i_I$):** Grandezze che influenzano direttamente l'uscita, sommandosi al segnale utile. Un ingresso interferente produce una variazione dell'uscita anche quando l'ingresso desiderato è nullo ($q_i = 0 \implies \Delta q_0 \neq 0$). 3. **Ingressi modificatori ($i_M$):** Grandezze che variano la sensibilità dello strumento o la legge fisica che lega l'ingresso all'uscita. Se l'ingresso desiderato è nullo, un ingresso modificatore non produce variazioni in uscita ($q_i = 0 \implies \Delta q_0 = 0$), ma altera il coefficiente di proporzionalità $k$. ![[Pasted image 20260504105704.png]] Considerando un modello lineare $q_0 = k q_i$, un ingresso modificatore come la temperatura può alterare la costante $k$ (ad esempio, variando il modulo elastico di una molla): $ k = k_0(1 + r \Delta T) $ dove $k_{0}$ e $r$ sono coefficienti che dipendono dalle caratteristiche della molla e del suo materiale. Alcuni ingressi di disturbo sono identificabili, per esempio la temperatura, l'umidità, lo stato di sollecitazione, altre sono non identificabili, in quanto non tutti i fenomeni da cui lo strumento risulta involontariamente influenzato sono noti. ### Metodologie di riduzione dei disturbi Per garantire la riferibilità del [[Concetto di misura|misurando]], è necessario minimizzare l'effetto dei disturbi attraverso diverse strategie ingegneristiche, tra di queste si evidenziano: 1. **Insensibilità intrinseca** 2. **Retroazione a elevato guadagno** 3. **Metodo della compensazione** 4. **Correzioni calcolate dell'uscita** 5. **Filtraggio in ingresso o in uscita** ![[Pasted image 20260417174546.png]] *Figura 2: Schema dei metodi di riduzione dei disturbi* #### 1. Insensibilità intrinseca Consiste nel progettare lo strumento utilizzando materiali o configurazioni che non reagiscono agli ingressi di disturbo. Ad esempio, l'impiego di leghe metalliche con coefficiente di dilatazione termica quasi nullo (come l'Invar) rende lo strumento insensibile alle variazioni di temperatura. #### 2. Retroazione a elevato guadagno (High-gain Feedback) Si introduce un anello di feedback con un guadagno $k_f$ elevato. L'equazione del sistema diventa: $ q_o = (q_i - q_o k_f) k_1 \implies q_o = \frac{q_i}{\frac{1}{k_1} + k_f} $ Se $k_f \gg 1/k_1$, l'uscita dipende quasi esclusivamente da $k_f$ ($q_o \approx q_i / k_f$). Se l'elemento di feedback è progettato per essere insensibile ai disturbi, l'intero sistema risulterà stabilizzato rispetto alle variazioni di $k_1$. #### 3. Metodo della compensazione (Ingressi in opposizione) Si introduce intenzionalmente un ingresso di segno opposto a quello del disturbo per annullarne l'effetto. Un esempio classico è l'aggiunta di un supporto compensatore in un manometro: se la temperatura "ammorbidisce" la molla (facendo salire l'indice), il supporto della scala graduata viene scelto in modo da dilatarsi della stessa entità, mantenendo corretta la lettura. #### 4. Correzioni calcolate e filtraggio - **Correzioni calcolate dell'uscita** Se l'effetto del disturbo è noto e misurabile, si corregge il valore in uscita tramite algoritmi software (post-processing). - **Filtraggio in ingresso o uscita** Si utilizzano filtri (meccanici o elettronici) per eliminare componenti di disturbo che agiscono in frequenze diverse da quelle del segnale utile (es. smorzatori per vibrazioni ad alta frequenza). ### Esempi ed esercizi Immagina di pesare della farina con un dinamometro a molla in una cucina molto calda. - Il **misurando** è il peso della farina. - Se la bilancia è vecchia, è possibile che l'ago non segni zero anche senza farina perché il calore ha dilatato i componenti, hai un **ingresso interferente**. - Se il calore rende la molla meno rigida, la farina sembrerà pesare di più di quanto peserebbe al freddo: la temperatura ha cambiato la "regola" (costante elastica) della bilancia. Questo è un **ingresso modificatore**. - Per risolvere, potresti usare una molla in una lega speciale che non risente del calore (**insensibilità intrinseca**) o tarare la scala tenendo conto della temperatura ambiente (**correzione calcolata**). ##### Domande di teoria - [ ] In che modo la retroazione a elevato guadagno rende il sistema indipendente dalle variazioni della costante di sensibilità $k_1$? - [ ] Descrivere il principio di funzionamento del metodo della compensazione ##### Esercizi - [ ] Identificare i possibili ingressi interferenti e modificatori in un misuratore di pressione montato in un razzo al suo decollo | Rossi - [ ] Un sensore ha una sensibilità nominale di $k = 2$ V/bar. Un ingresso modificatore termico riduce $k$ del $5\%$. Calcolare l'errore sull'uscita per un ingresso desiderato di 10 bar. ### Collegamenti --- > [!info]- Risorse > ![[!Misure meccaniche e termiche#Risorse#Bibliografia]] > ![[!Misure meccaniche e termiche#Risorse#Approfondimenti]] --- > [!danger] Info > ![[!Misure meccaniche e termiche#Collegamenti]]