DIAGNOSTICA E DINAMICA DEI SISTEMI MECCANICI

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
MISURE MECCANICHE E TERMICHE (ING-IND/12)
Anno accademico di offerta: 
2017/2018
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Conoscenze e capacità di comprendere: mediante le lezioni frontali tenute durante il corso, lo studente acquisirà i metodi e le conoscenze necessari a capire e comprendere le tecniche di analisi dei segnali, le vibrazioni dei sistemi meccanici ed i loro campi applicativi.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Mediante le esercitazioni pratiche svolte in classe ed in laboratorio informatico, gli studenti apprendono come applicare le conoscenze acquisite in un contesto reale di progettazione, nonché in ambiti multidisciplinari o non familiari.
La possibilità di realizzare un lavoro d’anno facoltativo, consente allo studente di estendere ed applicare con un’attività pratica, in scala ridotta, le conoscenze acquisite teoricamente relative alla progettazione e alla realizzazione di un impianto di servizio dal punto di vista dell'analisi e del monitoraggio

Autonomia di giudizio
Lo studente dovrà essere in grado di comprendere e valutare in maniera critica le migliori tecniche di analisi del segnale ai fini diagnostici.

Capacità comunicative
Tramite le lezioni frontali, il confronto con il docente e l’eventuale progetto d’anno, lo studente acquisisce il lessico specifico inerente al mondo delle misure e della diagnostica. Ci si attende che, al termine del corso, lo studente sia in grado di trasmettere, in forma orale e in forma scritta, i principali contenuti del corso, quali idee, problematiche ingegneristiche e relative soluzioni. Lo studente deve comunicare le proprie conoscenze con mezzi adeguati, pertanto per la risoluzione di problemi numerici ci si attende l’utilizzo di strumenti di uso comune nel settore, quali tabelle, schemi impiantistici, diagrammi di flusso, fogli di calcolo numerici.

Capacità di apprendimento
Lo studente che abbia frequentato il corso sarà in grado di approfondire le proprie conoscenze in materia di diagnostica e vibrazioni attraverso la consultazione autonoma di testi specialistici, riviste scientifiche o divulgative, anche al di fuori degli argomenti trattati strettamente a lezione, al fine di affrontare efficacemente l’inserimento nel mondo del lavoro o intraprendere percorsi di formazione successivi.

Prerequisiti

Non esistono propedeuticità obbligatorie. E' consigliato l'esame di Metrologia e dispositivi per la misura ed il monitoraggio.

Contenuti dell'insegnamento

Il corso si propone di fornire allo studente gli elementi di base dell'analisi dei segnali nel dominio del tempo e delle frequenze ai fini diagnostici insieme ad una conoscenza delle vibrazioni dei sistemi meccanici e dell'identificazione dei parametri dinamici.

Programma esteso

Segnali nel dominio del tempo.
Classificazione dei segnali e loro caratteristiche: segnali logici e analogici, stazionari e non-stazionari, random e deterministici.
Analisi nel dominio del tempo: parametri statistici e correlazione.
Parametri statistici fondamentali per la descrizione dei segnali nel tempo.
Funzione di correlazione.
Tecniche avanzate di acquisizione dei segnali.
Richiamo e approfondimento di concetti affrontati nel corso di Misure Meccaniche e Termiche; strategie di acquisizione e tecniche evolute di campionamento.
L'Integrale di convoluzione e il Teorema della convoluzione.
Funzione delta di Dirac, risposta all'impulso; integrale di convoluzione, teorema della convoluzione, risposta in frequenza.
Analisi dei segnali nel domino delle frequenze.
Richiamo sugli algoritmi di Fourier, trasformata diretta e inversa; aliasing, risoluzione in frequenza, leakage e finestratura come applicazioni dell'integrale di convoluzione.
Caratterizzazione di un sistema nel dominio delle frequenze: spettri, autosprettri, cross-spettri, coerenza; stima della funzione di risposta in frequenza.
Sistemi Vibranti lineari

Bibliografia

Gli appunti del corso in formato PDF, proiettati a lezione, e tutto il materiale impiegato durante le lezioni e le esercitazioni (lucidi, schemi impiantistici, fogli Excel, filmati) sono resi disponili agli studenti tramite portale Elly.
In aggiunta al materiale condiviso, lo studente può approfondire personalmente alcuni argomenti affrontati durante il corso facendo riferimento ai seguenti testi:

- J. Bendat and A.G. Piersol: Engineering applications of correlation and spectral analysis, John Wiley and Sons
- J. Bendat and A.G. Piersol: Random Data, John Wiley and Sons
- G. D'Antona, Alessandro Ferrero Digital signal processing for Measurement systems, Springer
- A. Brandt, Noise and Vibration Analysis, signal analysis and experimental procedures, Wiley

Metodi didattici

Il corso ha un peso di 6 CFU, che corrispondono a 42 ore di lezione. Le attività didattiche saranno condotte privilegiando lezioni frontali in aula alternate a esercitazioni in laboratorio informatico. Durante le lezioni frontali vengono affrontati gli argomenti del corso da un punto di vista teorico-progettuale, al fine di favorire la comprensione profonda delle tematiche e di far emergere eventuali preconoscenze sui temi in oggetto da parte dei formandi.
Durante le esercitazioni svolte in classe, durante le quali è possibile avvalersi di strumenti personali di calcolo quali elaboratori, gli studenti saranno tenuti ad applicare la teoria ad un esercizio, un caso studio reale o un progetto sviluppato secondo i criteri metodologici illustrati nelle lezioni e nel materiale bibliografico e didattico.
La possibilità di realizzare un lavoro d’anno interdisciplinare e facoltativo, consente allo studente di estendere ed applicare con un’attività pratica, in scala ridotta, le conoscenze acquisite teoricamente relative alla progettazione e alla realizzazione di un impianto di servizio.
Le slide e gli appunti utilizzate a supporto delle lezioni verranno caricate a inizio corso sulla piattaforma Elly.
Gli appunti, i lucidi, i fogli di calcolo, le tabelle e tutto il materiale condiviso è considerato parte integrante del materiale didattico. Si ricorda agli studenti non frequentanti di controllare il materiale didattico disponibile e le indicazioni fornite dal docente tramite la piattaforma Elly, unico strumento di comunicazione impiegato per il contatto diretto docente/studente.
Su tale piattaforma, giorno per giorno, vengono indicati gli argomenti affrontati a lezione che andranno poi a costituire l’indice dei contenuti in vista della preparazione all’esame finale.

Modalità verifica apprendimento

La verifica dell’apprendimento prevede una prova orale basata su domande a risposte aperte e non della durata di circa 1 ora. La prova consiste normalmente di 2/3 quesiti che possono vertere su contenuti teorici, dimostrazioni, esercitazioni affrontati durante il corso; Il peso di ciascuna domanda viene valutato ad ogni prova. La prova è superata se raggiunge un punteggio pari ad almeno 18 punti. La lode viene assegnata nel caso del raggiungimento del massimo punteggio su ogni item a cui si aggiunga la padronanza del lessico disciplinare.
Gli studenti che svolgono il lavoro d'anno o presentano relazioni scritte delle esercitazioni proposte porteranno le stesse all'esame e la discussione verterà prevalentemente sugli argomenti dei lavori presentati.