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Docente
CARLO MUSCAS (Tit.)
Periodo
Secondo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
ITALIANO 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[70/89]  INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/10 - Ord. 2016]  ELETTRICA 9 90
[70/89]  INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/20 - Ord. 2016]  ELETTRONICA 9 90
[70/89]  INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/30 - Ord. 2016]  INFORMATICA 9 90

Obiettivi

Il corso presenta i concetti fondamentali delle misure in generale e di quelle elettriche ed elettroniche in particolare, analizza le problematiche del condizionamento del segnale analogico, illustra il funzionamento e le prestazioni della strumentazione di base, con particolare riferimento a quella digitale, e fornisce le basi per un apprendimento continuo, mediante la corretta interpretazione di bibliografia tecnica, manuali di costruttori, norme tecniche e di legge.

Più in dettaglio, gli obiettivi formativi del corso possono essere espressi secondo i cinque seguenti descrittori:
- Conoscenza e comprensione
Conoscenza e comprensione degli aspetti teorici e applicativi fondamentali delle misure elettriche ed elettroniche in generale, e di quelle basate su strumenti digitali in particolare.
- Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Capacità di comprendere le prestazioni della strumentazione di base e di scegliere la strumentazione di misura in base a considerazioni tecniche ed economiche. Consapevolezza dell’importanza di un utilizzo in sicurezza di un sistema di misura.
- Autonomia di giudizio
Capacità di interpretare correttamente i risultati forniti da un sistema di misura, sulla base delle caratteristiche dei suoi componenti. Capacità di gestione dei risultati, anche valutando i rischi decisionali derivanti per esempio dall’uso di strumentazione non riferibile.
- Abilità comunicative
Capacità di comunicare le informazioni e di discutere problemi e soluzioni con interlocutori specialisti e non specialisti.
- Capacità di apprendimento
Capacità di apprendimento continuo, mediante la corretta interpretazione di bibliografia tecnica, manuali di costruttori, norme tecniche e di legge.

Prerequisiti

E' indispensabile la conoscenza dell'Elettrotecnica di base (in particolare dei seguenti argomenti: circuiti a costanti concentrate, reti in regime stazionario, reti in regime sinusoidale, filtri, analisi dei circuiti in funzionamento dinamico). E' consigliato il modulo di Analisi dei Sistemi.

Contenuti

Introduzione (2 ore)
Presentazione del corso e dei suoi obiettivi formativi. Illustrazione del materiale didattico e delle modalità di esame.
Concetti fondamentali delle misure (10 ore)
Elementi fondamentali di una misura. Gli errori di misura. Errori nelle misure dirette e indirette. La riferibilità delle misure. L’organizzazione metrologica. Il Sistema Internazionale di unità di misura. L’incertezza di misura. Elementi di statistica e probabilità. Valutazione delle incertezze di tipo A e B. Legge di propagazione delle incertezze. Incertezza estesa. Verifiche di conformità.
Misure di grandezze elettriche fondamentali (4 ore)
Misure di tensioni e correnti continue. Effetto dell’inserzione di uno strumento: inserzione di un voltmetro; inserzione di un amperometro. Misure di grandezze alternate. Valore efficace e potenza.
Elaborazione analogica dei segnali (3 ore)
Circuiti con amplificatori operazionali. Condizionamento dei segnali. Raddrizzatori. Convertitori di vero valore efficace (TRMS). L’amplificatore per strumentazione.
Conversione AD e DA (8 ore)
Campionamento e quantizzazione, diagrammi ingresso-uscita, disturbo di quantizzazione. Convertitori DA a rete pesata e a rete R/2R. Il sample & hold. Convertitori AD ad approssimazioni successive, flash, pipeline e a doppia rampa. Specifiche dei convertitori AD e DA
Multimetri digitali (4 ore)
Schema a blocchi. Misure di tensione, corrente e resistenza. Specifiche dei multimetri.
Sistemi di acquisizione dati (6 ore)
Schemi a uno e più canali. Comunicazione tra strumenti e PC. Strumentazione virtuale.
Oscilloscopio analogico (4 ore )
Il tubo a raggi catodici e la deflessione del fascio elettronico. Il canale verticale. La base dei tempi e il trigger. Oscilloscopi a due tracce. Le sonde di tensione.
Oscilloscopio digitale (4 ore )
Caratteristiche di funzionamento. Prestazioni. Campionamento in tempo reale ed equivalente.
Misure basate sul conteggio di impulsi (4 ore)
Misure di frequenza e di periodo. Il contatore universale. Il contatore binario e BCD. Errori nelle misure di frequenza e periodo
Analisi nel dominio della frequenza (10 ore )
l teorema del campionamento e l’aliasing. Il troncamento del segnale e la dispersione spettrale. La Trasformata Discreta di Fourier e le sue implicazioni pratiche nei sistemi di misura. Analizzatore di spettro a supereterodina. Analizzatore di spettro FFT.
Circuiti di ingresso differenziali (2 ore)
Amplificatore differenziale. Amplificatore per strumentazione.
Disturbi nelle misure elettriche ed elettroniche (5 ore)
Collegamenti a massa. Accoppiamenti induttivi e capacitivi. Le schermature. Il rumore. Specifiche di rumore per gli amplificatori
Esercitazioni (24 ore)
E1 - Analisi delle incertezze. Applicazione della ISO GUM. Analisi di dati provenienti da serie di osservazioni e determinazione dei principali parametri statistici. Presentazione dei risultati: cifre significative.
E2 - Multimetro digitale. Misure di tensioni alternate sinusoidali e distorte. Comportamento in frequenza. Misura di resistenza a due e a quattro morsetti.
E3 - Oscilloscopio. Compensazione delle sonde. Rilievo della caratteristica tensione-corrente di un dispositivo. Uso dell’oscilloscopio digitale. Memorizzazione dei dati. Rilievo di fenomeni transitori.
E4 - Strumentazione virtuale. Introduzione alla strumentazione virtuale.
E5 - Sistemi di acquisizione dati. Impiego di schede di acquisizione dati. Esempi di strumenti virtuali di base: acquisizione, elaborazione e memorizzazione su file.
E6 - Analisi di segnali nel dominio della frequenza. Strumenti virtuali per l’analisi armonica. Aspetti operativi per il corretto campionamento e per il troncamento del segnale. Finestre di osservazione.

Metodi Didattici

Il corso, della durata complessiva di 90 ore, si sviluppa attraverso 66 ore di lezioni ed esercitazioni in aula, durante le quali il docente espone gli argomenti previsti nel programma e svolge esercizi numerici esemplificativi, e 24 ore di laboratorio, durante le quali gli studenti, con la supervisione del docente, utilizzano la strumentazione di misura di base (multimetri, oscilloscopi, schede di acquisizione dati gestite con le tecniche della strumentazione virtuale).
Il corso potrebbe essere erogato in diversa modalità in relazione alle disposizioni che verranno impartite dall'Ateneo.

Verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene mediante un unico colloquio orale, durante il quale viene richiesto allo studente di discutere alcuni argomenti trattati nel corso, eventualmente anche con semplici esempi numerici.
Il punteggio della prova d'esame è attribuito mediante un voto espresso in trentesimi. Per superare l'esame, riportando quindi un voto non inferiore a 18/30, lo studente deve dimostrare di possedere una conoscenza di base per tutti gli argomenti discussi. Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode lo studente deve dimostrare di conoscere gli argomenti discussi in modo eccellente.
La valutazione tiene conto della capacità sia di esporre con rigore ed efficacia gli argomenti teorici sia di evidenziarne gli aspetti pratici.

Testi

1. Dispense del Docente al link: https://www.unica.it/unica/it/ateneo_s07_ss01_sss03.page?contentId=SHD30592
2. M. Savino: Fondamenti di scienza delle misure. Nuova Italia Scientifica, 1992
3. U. Pisani: Misure Elettroniche. POLITEKO Edizioni, 1999
4. G. Iuculano, D. Mirri: Misure Elettroniche. CEDAM, 2002

Altre Informazioni

Materiale didattico integrativo (slide utilizzate in alcune lezioni di approfondimento, esercizi, dati da manuali e cataloghi) è disponibile su https://www.unica.it/unica/it/ateneo_s07_ss01_sss03.page?contentId=SHD30592

Questionario e social

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