Massa e grandezze apparentate

Misure di massa e densità di solidi

Il laboratorio mantiene il campione nazionale di massa, copia n. 62 del Kilogrammo Prototipo Internazionale.

Realizza la scala di massa nel campo da 1 mg a 500 kg e partecipa periodicamente ai confronti internazionali, sia a livello europeo (EURAMET) sia a livello internazionale (CIPM).

La migliore incertezza tipo relativa ottenuta a livello del kilogrammo è di 1.4•10-8.

Gli esperti del laboratorio collaborano con ACCREDIA, l'ente italiano di accreditamento e partecipano nei comitati tecnici internazionali dell'EURAMET e del CIPM.   

Le principali attività di ricerca riguardano:

  • il miglioramento delle tecniche di pesata: in aria, in vuoto e in gas inerte;
  • lo studio dei metodi di pulizia e degli effetti sulla stabilità dei campioni;
  • lo studio degli effetti di assorbimento dei campioni nel trasferimento vuoto-aria e viceversa;
  • l'analisi  dei modelli utilizzati per la taratura e l'utilizzo delle bilance.

Il laboratorio mantiene inoltre il campione nazionale di densità: sfera di silicio avente massa di 1 kg con un'incertezza relativa sul volume di 8•10-8.

La disseminazione (Servizi di metrologia) avviene utilizzando il metodo della pesata idrostatica, il campo di misura si estende da 1 cm3 a 6250 cm3.

Il sistema di pesata idrostatica è un sistema automatico realizzato dall'INRIM che utilizza una bilancia con risoluzione di 10 µg. Il liquido in cui avviene la pesata idrostatica viene mantenuto ad una temperatura costante con incertezza inferiore a 0.01 °C.  Tale sistema permette di ottenere livelli di incertezza relativa sulle misure di volume e di densità di 2•10-7.

La misura della densità di corpi solidi viene utilizzata sia per la taratura di campioni di densità, sia per stimare la purezza e l'omogeneità dei materiali.

Misure di forza

La grandezza forza ha come unità di misura, così come definita dal SI, il newton. E’ una grandezza vettoriale molto importante nelle misure meccaniche. L’attività principale di ricerca è dedicata allo studio e allo sviluppo dei campioni primari.

I campioni sviluppati e realizzati sono macchine campione primario di forza che realizzano la definizione di forza generata dalla massa nel campo gravitazionale terrestre.

Esse sono macchine a “pesi-diretti” in grado di generare forze da 0.5 N a 1 MN con un’incertezza estesa relativa pari a 2x10-5 (0.002%).

Su questi campioni si effettuano studi di punta sui fattori d’influenza, quali l’effetto di mutua attrazione tra le masse, quello aerodinamico e magnetico.

Ulteriori attività sono rivolte alle misure di forza multicomponenti per applicazioni industriali e per lo sviluppo di nuovi campioni di riferimento “build-up” di alte portate (5 MN).

Misure di durezza

La  durezza  è  una  proprietà  dei  materiali  ed  è  una  grandezza  meccanica non definita come unità nel SI. Tuttavia Le scale di durezza sono definite, a livello internazionale, dal Comitato Internazionale dei Pesi e misure e dalle normative di settore.

L’attività principale di ricerca è dedicata allo studio e allo sviluppo dei campioni primari e alla definizione delle scale di durezza.

Le scale nazionali sono realizzate da macchine campione primario (progettate in INRIM) che realizzano al meglio dello stato dell’arte le definizioni internazionali.

Oltre alle scale tradizionali (Rockwell, Brinell, Vickers e Knoop), nuovi sviluppi prevedono anche la realizzazione delle scale Martens

L’attività di ricerca si rivolge quindi allo studio degli effetti di influenza che regolano i cicli di prova nella realizzazione delle scale di durezza, allo studio delle proprietà elasto-plastiche dei materiali, a fattori di scala nella determinazione di suddette proprietà; inoltre la ricerca trova applicazione nello sviluppo della strumentazione, nella realizzazione dei campioni di misura e nel supporto della normativa di settore.

Misure assolute di accelerazione di gravità locale
Mappa misure gravimetriche del Monte Etna (vulcano attivo in Sicilia, Italia)

Il campo gravitazionale terrestre varia principalmente in funzione del luogo (latitudine, altitudine e distribuzione delle masse locali) e del tempo (attrazione lunare-solare).

L’attività di ricerca è principalmente orientata allo sviluppo e al miglioramento delle caratteristiche metrologiche del gravimetro realizzato all’INRIM (IMGC-02) che permette la misura assoluta dell’accelerazione di gravità tramite il moto di lancio-e-caduta libera di un grave. Il metodo utilizzato è riconosciuto come metodo primario dal Comitato Internazionale dei Pesi e Misure.

Lo strumento è trasportabile ed è in grado di effettuare misure in loco con un’incertezza estesa relativa minima di 8.4x10-9.

La ricerca inoltre è mirata allo studio dei fattori d’influenza, quali l’effetto di rotazione del grave, del riferimento pseudo-inerziale delle misure interferometriche e della mutua attrazione delle masse di cui è costituito lo strumento.

Collaborazioni nazionali ed internazionali con altri Enti di ricerca consentono l’applicazione della misura in svariati settori metrologici e geofisici, quali quello della forza, pressione, massa (bilancia del Watt), vulcanologia, geodesia, ecc.

PORTATA E VOLUME DI GAS

Il laboratorio sviluppa ricerche nel campo della misura di portata di gas, con lo scopo di preparare le misure alle esigenze future.

Le principali tematiche di ricerca attuali comprendono lo studio di metodologie per la misura della portata e del volume di aria attraverso campionatori per applicazioni ambientali, la diluizione dinamica di gas per generazione di miscele con composizione assegnata e lo studio delle prestazioni e delle caratteristiche di contatori di gas innovativi.

Un interessante progetto recentemente concluso ha riguardato lo sviluppo di motori di posizionamento per satelliti scientifici (cold thrusters).

Portate di liquidi

Il laboratorio mantiene il campione nazionale di volume e di portata di acqua, utilizzando un impianto di tipo gravimetrico. La misura può avvenire in termini di massa o di volume di liquido.

Il campo di misura si estende da 0.01 L/s a 7 L/s, con temperature comprese tra 20 °C e 80 °C.

Le attività di ricerca riguardano:

  • il miglioramento dei metodi di taratura e dell'incertezza di misura,
  • lo sviluppo di metodi per la misura dell’energia termica,  con l’obiettivo di realizzare un campione di riferimento per questa grandezza.

Il laboratorio partecipa periodicamente ai confronti ai confronti internazionali.

La migliore incertezza estesa relativa è del 0.1%.

Gli esperti del laboratorio collaborano con l'ente di accreditamento italiano ACCREDIA e partecipano ai comitati tecnici internazionali dell'EURAMET e del CIPM.  

Ultima modifica: 24/05/2017 - 15:32