Il modulo introduce alla conoscenza dei principi delle misure elettroniche. Vengono introdotti i principi della scienza delle misure e del processo di misurazione, il concetto di incertezza di misura e la sua stima. Vengono descritti gli strumenti di misura analogici e la loro caratterizzazione metrologica e i principali metodi di misura delle grandezze elettriche. Alla fine del modulo lo studente sarà in grado di progettare semplici sessioni di misura, scegliendo le caratteristiche più adatte, per gli stumenti e i metodi, e di stimare la corrispondente incertezza di misura.
Il modulo si prefigge di fornire le conoscenze di base sui sistemi di misura digitali e sui Sistemi Automatici di Misura. In particolare, saranno introdotti i principi della conversione A/D e della strumentazione digitale. Inoltre, durante il modulo sono previste delle esercitazioni finalizzate a fornire agli studenti nozioni pratiche sull'impiego dei sistemi di acquisizione dati. Alla fine del modulo lo studente sarà in grado di progettare un semplice sistema di acquisizione dati.
Analisi Matematica II (Sviluppo in serie di Taylor di funzioni di più variabili; soluzione di equazioni differenziali lineari del I e II ordine); Teoria dei Segnali (Teoria delle variabili aleatorie, media e varianza); Elettrotecnica (soluzione di semplici circuiti in regime statico e in condizioni dianamiche);
Conoscenza della strumentazione analogica di misura e dei metodi di misura (confronto, zero e sostituzione).
Il modulo non prevede obbligo di frequenza. E' previsto l'obbligo di frequenza (del 70%), per ciascun modulo, per accedere alle prove intermedie.
La frequenza delle lezioni è fortemente consigliata, anche per il carattere fortmente sperimentale delle argomentazioni trattate.
Il modulo non prevede obbligo di frequenza. E' previsto l'obbligo di frequenza (del 70%), per ciascun modulo, per accedere alle prove intermedie.
Unità 1: Misure e misurazioni -Termini e definizioni fondamentali (10 ore)
Grandezza, Misura, Misurazione, Metodi di misura diretti e indiretti, Metodi di misura di zero e a deflessione, Lettura, Caratteristiche metrologiche di un dispositivo di misura, Diagramma di taratura, Curva di taratura e incertezza strumentale, sensibilità, risoluzione, isteresi, precisione e accuratezza, ripetibilità e riproducibilità.
Unità 2: Incertezza di misura (14 ore)
GUM, Incertezza di misura, incertezza di tipo A e incertezza di tipo B, Incertezza composta: legge di propagazione dell’incertezza per le grandezze correlate e scorrelate, incertezza estesa.
Unità 3: Strumenti e metodi di misura in DC (14 ore)
Strumenti di misura analogici, strumenti magnetoelettrici, lo strumento a magnete permanente e bobina mobile, milliamperometro, millivoltmetro, amperometro, voltmetro, galvanometro, indice di classe, metodo volt-amperometrico, metodo volt-maperometrico con inserzione a monte e a valle, ponte di Weathstone, metodo della doppia pesata e metodo di sostituzione, metodo potenziometrico per la misura di tensione e corrente, potenziometro di Clark, potenziometro di Kelvin-Varley, potenziometro a lettura diretta.
Unità 4: Strumenti e metodi di misura in AC (12 ore)
Convertitori AC-DC: convertitore a valore medio raddrizzato, convetirore a semionda e convertitore a doppia semionda, convertitore a valore di cresta, convertitore a vero valore efficace, Oscilloscopio analogico, TRC, canali orizzontale e verticale, base dei tempi, trigger.
Parte I: Gli strumenti di misura numerici (18 ore)
Parte II: Metodi e schemi di misura (9 ore)
Parte III: Esercitazioni (23 ore)
1) E. Doebelin, "Strumenti e metodi di misura", Mc Graw Hill
2) E. Doebelin, "Measurement systems", McGraw Hill
3) G. Iuculano D Mirri, "Misure Elettroniche", CEDAM
4) J. Carr, "Elements of electronic instrumentation and measurements" 3 Ed, Prentice Hall
5) Norma UNI 4546-1984, "Misure e misurazioni"
6) Norama UNI CEI ENV 13005:2000 "Guida all'espressione dell'incertezza di misura"
7) Slide di lezione e appunti
G. Zingales, “Misure elettriche: metodi e strumenti”, UTET, Torino, 1993
G. Iuculano, D. Mirri, “Misure Elettroniche”, CEDAM 2002
Tutorial LabVIEW
Tutorial DAQ
Tutorial GPIB
Il materiale del corso è accessibile sul sito Studium
Il materiale didattico si trova sul sito STUDIUM.
MODULO A | |||
* | Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | * Grandezza , * Misura, * Misurazione, * Metodi di misura diretti e indiretti, * Metodi di misura di zero e a deflessione | 1), 2, 5). | |
2 | * Lettura, * Caratteristiche metrologiche di un dispositivo di misura, * Diagramma di taratura, * Curva di taratura e incertezza strumentale, * sensibilità, * risoluzione, isteresi, * precisione e accuratezza, ripetibilità e riproducibilità. | 1), 2), 5). | |
3 | * GUM, * Incertezza di misura, * incertezza di tipo A e incertezza di tipo B, * Incertezza composta: legge di propagazione dell’incertezza per le grandezze correlate e scorrelate, incertezza estesa. | 3), 4). | |
4 | * Strumenti di misura analogici, * strumenti magnetoelettrici, * lo strumento a magnete permanente e bobina mobile, * milliamperometro, * millivoltmetro, * amperometro, * voltmetro, galvanometro, indice di classe. | 3), 4). | |
5 | * metodo volt-amperometrico, * metodo volt-maperometrico con inserzione a monte e a valle. | 3), 4), 7). | |
6 | * ponte di Weathstone, metodo della doppia pesata e metodo di sostituzione, * metodo potenziometrico per la misura di tensione e corrente, potenziometro di Clark, potenziometro di Kelvin-Varley, potenziometro a lettura diretta. | 3), 4), 7). | |
7 | Convertitori AC-DC: * convertitore a valore medio raddrizzato, convetirore a semionda e convertitore a doppia semionda, * convertitore a valore di cresta, convertitore a vero valore efficace | 4), 7). | |
8 | * Oscilloscopio analogico, * TRC, * canali orizzontale e verticale, * base dei tempi. | 3), 4). | |
MODULO B | |||
* | Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | * | Strumenti di misura numerici | G. Iuculano, D. Mirri, “Misure Elettroniche”, CEDAM 2002 |
2 | * | Conversione A/D, campionamento e quantizzazione | G. Iuculano, D. Mirri, “Misure Elettroniche”, CEDAM 2002 |
3 | * | I convertitori A/D: rampa numerica, rampa lineare, a inseguimento, doppia rampa, flash, approssimazioni successive | G. Iuculano, D. Mirri, “Misure Elettroniche”, CEDAM 2002 |
4 | Convertitori D/A | G. Iuculano, D. Mirri, “Misure Elettroniche”, CEDAM 2002 | |
5 | * | Sistemi automatici di msura | Tutorial DAQ Systems |
6 | * | Metodi e schemi di misura per tempo, frequenza e fase | G. Zingales, “Misure elettriche: metodi e strumenti”, UTET, Torino, 1993 |
7 | Misure sui circuiti del primo ordine | G. Iuculano, D. Mirri, “Misure Elettroniche”, CEDAM 2002 | |
8 | Standard IEEE488.2 | Tutorial GPIB | |
9 | Esercitazioni- Misure con l'oscilloscopio | G. Zingales, “Misure elettriche: metodi e strumenti”, UTET, Torino, 1993 | |
10 | Esercitazioni - LabVIEW | Tutorial LabVIEW | |
11 | Oscilloscopio numerico | G. Iuculano, D. Mirri, “Misure Elettroniche”, CEDAM 2002 | |
12 | Analizzatore di spettro | G. Iuculano, D. Mirri, “Misure Elettroniche”, CEDAM 2002 |
L'esame consiste di una prova orale, tipicamente con 3 domande. Una domanda verte sui principi base della metrologia (Unità 1 e 2), la seconda sugli strumenti di misura (Unità 3 e 4), la terza sui metodi di misura (Unità 3 e 4). Ciascuna domanda viene valutata con un voto che va da 1 a 10. Il voto complessivo della prova, in trentesimi, consiste nella somma dei voti delle tre domande. La durata tipica della prova è di 30 min.
L'esame consiste di una prova orale, tipicamente con 3 domande. Una domanda verte sulla strumentazione numerica, una sui metodi di misura e una sull'impiego di strumentazione di misura e implementazione dei metodi di misura. Ciascuna domanda viene valutata con un voto che va da 1 a 10. Il voto complessivo della prova, in trentesimi, consiste nella somma dei voti delle tre domande. La durata tipica della prova è di 30 min.
Alla fine del modulo verrà somministrata una prova con quesiti teorici e numerico/pratici.
Superando le prove in itinere dei due moduli (A e B) è possibile acquisire direttamente il voto finale del corso.
E' possibile sostenere la prova orale unica, sugli argomenti trattati nei due moduli, dopo la fine del corso, sia per migliorare il voto proposto, sia per coloro che non hanno sostenuto le prove intermedie. L'esito di dette prove è valido fino all'inizio dell' anno accademico successivo.
Alla fine del modulo verrà somministrata una prov con quesiti teorici e numerico/pratici.
Superando le prove in itinere dei due moduli (A e B) è possibile acquisire direttamente il voto finale del corso.
E' possibile sostenere la prova orale unica, sugli argomenti trattati nei due moduli, dopo la fine del corso, sia per migliorare il voto proposto, sia per coloro che non hanno sostenuto le prove intermedie. L'esito di dette prove è valido fino all'inizio dell' anno accademico successivo.
La prova di fine corso (opzionale) consiste della prova orale dei due moduli (si veda quanto riportato al punto Modalità d'esame). Il voto complessivo è la media arrotondata dei voti acqusiti nelle due prove in itinere o nel colloquio finale, relativo ai due moduli.
La prova di fine corso (opzionale) consiste della prova orale dei due moduli (si veda quanto riportato al punto Modalità d'esame). Il voto complessivo è la media arrotondata dei voti acqusiti nelle due
prove in itinere o nel colloquio finale, relativo ai due moduli.
La legge di propagazione dell'incerteza di misura.
La base dei tempi dell'oscilloscopio.
Il metodo voltamperometrico con voltmetro a monte.
Misure con l'oscilloscopio
La conversione A/D e D/A
I convertitori A/D e D/A
I voltmetri numerici
Descrivere un sistema di acquisizione dati
I sistemi automatici di misura
I sistemi distribuiti di misura