Dalle misure elettriche ed elettroniche Alessandro Ferrero DEIB
Dalle misure elettriche ed elettroniche Alessandro Ferrero – DEIB – Politecnico di Milano
Perché misuriamo? • Per conoscere? • Perché è utile? • La metrologia è una scienza? Nome relatore 2
Che strumento sono le misure? 3 • Le misure sono strumento di conoscenza, conoscenza o strumento e basta? Nome relatore
Quando abbiamo iniziato a misurare? 4 • E' arrivata prima la ruota o il regolo misuratore? • Brian Kibble, "The measuring stick came before the wheel", in IEEE Instrumentation & Measurement Magazine, vol. 17, no. 3, pp. 28 -29, June 2014 Nome relatore
L’inizio 5 Nome relatore
Le prime testimonianze Un regolo egizio Un’anfora greca ἀμφορεύς era l’unità di misura del volume nell’antica Grecia (≈ 0, 02 m 3) Nome relatore 6
La civiltà romana 7 • Esistevano i campioni § Pes: unità di lunghezza(≈ 0. 3 m) § Sextarius: unità di capacità per liquidi (≈ 0, 054 m 3) § Modius: unità di capacità per grani (16 sextiaria) § Drachma: unità di massa (≈ 3. 4 g) • Erano conservati a Roma nel tempio di Iuno Moneta • Campioni secondari erano disseminati nelle province dell'impero • Come e quando venivano usati? Nome relatore
L’enigma di Pompei 8 • A Pompei abbiamo resti perfettamente conservati, di cui possiamo misurare le dimensioni • Si scopre che le dimensioni degli edifici non sono tracciabili al pes romanus! • Ma sappiamo che venivano misurate, perchè le proporzioni tornano con i canoni architettonici dell’epoca • Due oggetti sono perfettamente riconducibili all’unità di misura: • Le serrature dei forzieri • I tappi in marmo dei sistemi di distribuzione dell’acqua nelle abitazioni Nome relatore
Il rinascimento e gli strumenti di misura • Galileo e il cannocchiale Nome relatore 9
Il rinascimento e gli strumenti di misura • Torricelli e il barometro Nome relatore 10
Gli strumenti: gioie e dolori 11 • Arrivano gli strumenti e arrivano i problemi. • Sappiamo che le chiese costruite nel medioevo hanno un ottimo allineamento est-ovest • Si usava il metodo del cerchio indiano per trovare i punti cardinali • Verso la fine del medioevo l’allineamento diventa improvvisamente meno accurato • Perché? Nome relatore
L’Illuminismo e la Rivoluzione Francese 12 • La sperimentazione, e quindi i risultati di misura, sono considerati il mezzo principale per giungere alla conoscenza • Liberté, égalité, fraternité • Talleyrand dichiarò all’Assemblea Nazionale: è prioritario creare una misura valida “per tutti gli uomini e per tutti i tempi” basata su una costante universale della natura e perciò riproducibile da chiunque in qualunque momento Nome relatore
Il XIX secolo e l’elettromagnetismo 13 • Grazie ad Alessandro Volta ed alla sua pila, l’elettricità non fu più solo una cosa divertente • I nostri sensi non sono in grado di "misurare" le grandezze elettriche e magnetiche • Gli strumenti non sono più solo utili, ma diventano necessari • Le teorie senza una verifica sperimentale sono considerate … “… a tale told by an idiot …” Nome relatore
Una ben nota legge fisica 14 V=RI • Georg Simon Ohm – 1827 § I circuiti galvanici analizzati matematicamente § Fu preso per matto, perché riteneva che la corrente fosse la stessa in diversi elementi del circuito collegati in serie § Perse la cattedra Nome relatore
La verifica sperimentale Milano, 1844 15 • Venne usata la linea telegrafica lungo la tramvia Milano – Monza come circuito di prova § Fu alimentata con una serie di batterie • Fu usato il Lambro come circuito di ritorno • Si usarono quattro amperometri (galvanometri astatici del Nobili) per misurare la corrente in quattro diverse sezioni del circuito • Venne misurata la stessa corrente • Ohm fu riabilitato! Nome relatore
Quando inizia la moderna metrologia • • • 16 • Parigi, 20 maggio 1875 Viene firmata la Convenzione del metro Firmata da 17 capi di stato • Oggi gli stati membri sono 55 più 34 associati Istituisce il BIPM E' la seconda convenzione internazionale, dopo la Convenzione dei Telegrafi firmata nel 1865 Si riconosce alle misure il ruolo di linguaggio della scienza, della tecnica e delle transazioni commerciali un linguaggio ancora in parte sconosciuto…. Nome relatore
Quando inizia la moderna metrologia • • • 17 • Parigi, 20 maggio 1875 Viene firmata la Convenzione del metro Firmata da 17 capi di stato • Oggi gli stati membri sono 55 più 34 associati Istituisce il BIPM E' la seconda convenzione internazionale, dopo la Convenzione dei Telegrafi firmata nel 1865 Si riconosce alle misure il ruolo di linguaggio della scienza, della tecnica e delle transazioni commerciali un linguaggio ancora in parte sconosciuto…. Nome relatore
L'ABC di questo linguaggio 18 • … intuito da un genio, 148 anni fa • “If we wish to obtain standards of length, time and mass which shall be absolutely permanent, we must seek them not in the dimensions, or the motion, or the mass of our planet, but in the wavelength, the period of vibration, and the absolute mass of these imperishable and unalterable and perfectly similar molecules” • James C. Maxwell (1870) Nome relatore
L'ABC di questo linguaggio • … e come è ancora oggi Nome relatore 19
E l'Italia? 20 • Non è un caso che la legge di Ohm sia stata sperimentalmente dimostrata in Italia • L'Italia è stata all'avanguardia nello sviluppo dell'elettrotecnica § Alessandro Volta § Galileo Ferraris § Giovanni Giorgi Fisici Ingegneri § Ercole Bottani § Luigi Paris • Conseguentemente siamo stati e siamo all'avanguardia nello sviluppo delle misure elettriche Nome relatore
Le misure elettriche 21 • Nascono nella scuola di Galileo Ferraris • Il primo indirizzo di laurea in ingegneria elettrotecnica nasce al Politecnico di Milano § Nasce nel 1886 per volontà (e munificenza) di Carlo Erba • Il primo corso, nel 1887, è quello di Macchine dinamo elettriche ed è tenuto da Rinaldo Ferrini § Luigi Zunini ne cura le Esercitazioni elettrotecniche • Nel 1893 riorganizza la didattica e chiama il suo corso Misure Elettriche § E' il primo corso di Misure Elettriche in Italia Nome relatore
Un po' – poca – storia 22 • Dagli annuali del Ministero della Pubblica Istruzione dei ruoli di anzianità dei professori universitari, nel 1952 risulta attivo un solo corso di Misure Elettriche § Bologna – Stefano Basile • Al Politecnico di Milano Misure Elettriche viene insegnato ininterrottamente dal 1893! § Nel 1952 il corso era tenuto da Piero Regoliosi Nome relatore
Un po' – poca – storia 23 • 1959 § Università di Bologna • Gian Paolo Dore, Vittorio Modoni § Università di Palermo • Massimo Merega § Università di Pavia (Scienze mat. , fis. , nat. ) • Pietro Sillano § Università di Roma • Ingegneria: Renato Manfrino • Scienze mat. , fis. , nat. : Mario De Rossi § Politecnico di Torino • Riccardo Gatti, Bruno Lavagnino, Valentino Zerbini Nome relatore
Un po' – più – di ricordi 24 • Le sedi "storiche" delle misure elettriche § Milano Politecnico • Angelo Barbagelata, Ercole Bottani, Piero Regoliosi, Arnaldo Brandolini § Torino Politecnico • Italo Gorini § Padova • Giuseppe Zingales § Bologna • Gian Paolo Dore § Napoli • Giorgio Savastano Nome relatore
Gli anni '60 e l'elettronica 25 • Con l'elettronica c'è un nuovo cambio di paradigma • La tecnologia si sviluppa perché è essa stessa in grado di sviluppare nuovi strumenti • I nuovi strumenti rendono possibile il progredire della nuova tecnologia • Si inizia a pensare che misurare sia solo una questione di tecnologia § se c'è lo strumento c'è tutto • Nascono invece nuovi problemi tipicamente metrologici Nome relatore
La GUM 26 • Fino alle misure elettriche, i contributi di incertezza erano essenzialmente solo di tipo sistematico • La teoria degli errori andava benissimo • Non c'è elettronica senza rumore • Diventano importanti i contributi aleatori • L'accuratezza migliora • Dov'è il valore vero? • La teoria dell'incertezza sostituisce la teoria degli errori Nome relatore
La GUM e i misuristi italiani 27 • Gli italiani danno un contributo significativo alle teorie che portano alla GUM • Contribuiscono misuristi elettrici, meccanici e topografi § Luigi Gonella § Ernesto Arri § Sergio Sartori § Giuseppe Zingales § Giovanni Battista Rossi § Mariano Cunietti e la sua Giornata della Misurazione Nome relatore
Una nuova rivoluzione L'elaborazione numerica 28 • Gli anni '80 vedono l'affermazione dei metodi di elaborazione numerica dei segnali • Il contributo dei ricercatori italiani è determinante • La presenza nei consessi scientifici è rilevante e costante § IEEE § IMEKO Nome relatore
Le scuole 29 • Milano Politecnico § Arnaldo Brandolini • Torino Politecnico § Italo Gorini • Padova § Luigino Benetazzo e Carlo Offelli • Napoli § Felice Cennamo • Bari § Mario Savino Nome relatore
Ho iniziato con 30 Probabilmente lo strumento più grande per l'epoca Nome relatore
Lo strumento più grande di oggi 31 • L'LHC di Ginevra • Costruito a 175 m di profondità, con una circonferenza di 27 km, è la più grande macchina mai costruita dall'uomo. • Ed è uno strumento di misura! Nome relatore
32 Grazie per l'attenzione! Nome relatore
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