73738 - LABORATORIO DI MISURE ELETTRONICHE T

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente è in grado di programmare, in ambienti software commerciali, il controllo remoto sia di singoli strumenti, sia di banchi automatici di misura complessi.

Contenuti

I contenuti formativi, fortemente integrati con quelli dell'insegnamento Misure Elettroniche T-1, vengono erogati principalmente attraverso attività di laboratorio svolte direttamente dagli studenti, precedute in alcuni casi da lezioni in aula propedeutiche a queste.

§ Elementi di metrologia e fondamenti della misurazione
Scale di misura. Sistemi di unità coerenti ed incoerenti. Equazioni di coordinamento. Il sistema SI: grandezze fondamentali e derivate. Campioni e riferibilità. Il campione di resistenza: effetto Hall quantistico. Il campione di f.e.m.: effetto Josephson. Norme di scrittura delle unità. Misurando e processo di misurazione. Risorse, attività associate al processo. Il modello del processo di misurazione e le grandezze di influenza. Incertezza di misura. Metodologie per la stima dell'incertezza: sorgenti di incertezza di tipo A e di tipo B. Propagazione dell'incertezza: incertezza combinata, incertezza estesa. Espressione del risultato di una misura. Esempi notevoli di propagazione dell'incertezza nelle misure indirette.

§ Metodi e strumenti per la realizzazione di banchi automatici di misura
Principali architetture e standard per la realizzazione di banchi automatici di misura. Lo standard IEEE-488. Introduzione all'ambiente LabVIEW: principali caratteristiche, diagramma a blocchi, pannello di controllo. Utilizzo di strutture logiche, sequenze, temporizzazioni. Grafici e tabelle per la visualizzazione dei dati di misura. Esempio di controllo in remoto di un multimetro digitale, di un oscilloscopio a campionamento, di un generatore di funzioni arbitrarie, di un analizzatore di spettro. Valutazione automatica dell'incertezza di misura.

§ Attività di laboratorio

-Multimetro digitale (1): Principali funzioni gestite dal pannello frontale dello strumento. Portata, risoluzione strumentale, auto-zero. Programmazione in LabVIEW per il controllo remoto del multimetro. Gestione dei dati acquisiti, visualizzazione in forma grafica di letture ripetute e relativa analisi statistica.

- Multimetro digitale (2): Utilizzo del materiale per la realizzazione dei circuiti di misura: cavi, basette universali, alimentatori DC. Misura del rapporto di partizione di un attenuatore resistivo con modello basato su misure dirette di tensione, e con modello basato su misure dirette di resistenza. Valutazione ed espressione dell’incertezza di misura. Confronto di compatibilità fra i risultati dei due processi di misurazione.

- Amplificatori operazionali (1): Stima della caratteristica di trasferimento DC di amplificatori realizzati con Op Amp. Topologia invertente e non invertente.

- Amplificatori operazionali (2): Misura dei parametri metrologici statici degli Op Amp. Tensione di offset. Compensazione della tensione di offset. Correnti di polarizzazione. Corrente di offset.

- Oscilloscopio a campionamento: Utilizzo delle funzioni più comuni di un oscilloscopio digitale e di un generatore di forma d’onda arbitraria. Assi verticali ed orizzontale. Comandi di trigger. Edge e Pulse Trigger. Uso dei cursori. Progetto in LabVIEW dei driver per il controllo remoto dell’oscilloscopio. Importazione e visualizzazione delle forme d’onda acquisite.

- Analizzatore di spettro scalare: Utilizzo dell’analizzatore di spettro analogico. Definizione della finestra di analisi in frequenza. Scale verticali. Resolution bandwidth, attenuazione di ingresso. Criteri per l’utilizzo dello strumento in condizioni di linearità. Marker assoluti e differenziali. Sensibilità, stima e controllo del noise floor. Metodi per risolvere un segnale a più toni. Esempi di misura di distorsione armonica, intermodulazione, spettro di segnali impulsivi.

 - Analisi spettrale vettoriale basata su campionamento e DFT/FFT: Realizzazione di un banco in LabVIEW per lo studio delle caratteristiche dell’analisi spettrale basata su campionamento e DFT/FFT. Sorgenti di incertezza legate al leakage spettrale, alla risoluzione del metodo e alla risoluzione dell’algoritmo numerico. Zero padding. Scelta delle finestre temporali per la riduzione del leakage. Spettro di ampiezza e di fase. Effetto della quantizzazione e dei bit effettivi del processo di conversione A/D.

Ulteriori attività sperimentali, e/o attività alternative ad una o più di quelle indicate, possono essere erogate di anno in anno, sulla base dei seminari svolti, delle lezioni frontali e dell'interesse mostrato dagli studenti per i singoli argomenti.

Testi/Bibliografia

Materiale didattico (dispense, manuali utente strumentazione, datasheet componenti) fornito dal docente e/o scaricabile dalla piattaforma "Insegnamenti Online".

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula (lavagna e proiettore). Attività sperimentale di laboratorio (Banchi di misura automatici disponibili presso il Laboratorio Didattico di Elettronica e Telecomunicazioni - LAB 1 - Edificio Aule Nuove).

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Verifica mediante colloquio delle conoscenze acquisite e del raggiungimento degli obiettivi.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Pier Andrea Traverso