02126 - MISURE ELETTRONICHE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente è in grado di individuare qualitativamente e valutare quantitativamente gli effetti delle principali non idealità negli strumenti e circuiti elettronici di misura, allo scopo di selezionarli ed impiegarli in modo consapevole nelle moderne procedure di misura di base. In particolare lo studente: _ conosce il funzionamento della moderna strumentazione, con particolare attenzione agli strumenti basati su campionamento; _ ha le competenze per consultare in modo critico e comprendere le specifiche degli strumenti allo scopo di valutarne le prestazioni reali; _ è in grado di valutare l'incertezza di misura e riportare il risultato del processo di misurazione secondo le norme internazionali; _ è in grado di programmare, in ambienti software commerciali, il controllo remoto sia di singoli strumenti, sia di banchi automatici di misura complessi.

Contenuti

1- Fondamenti di metrologia

• Elementi fondamentali (unità di misura, riferibilità, terminologia)
• Il processo di misura
• L'incertezza di misura (come da GUM-JCGM)
• Legge di propagazione dell'incertezza
• Incertezza estesa e livello di confidenza
• Campioni di laboratorio e sistemi di misura

2- Conversione A/D e D/A

• Teoria generale (quantizzazione, codifica, non linearità, ENOB)
• Non idealità dei convertitori A/D (offset, guadagno, INL, DNL, rumore di quantizzazione)
• Architetture degli ADC (Flash, Counter ADC, Integration ADC, SAR)
• Architetture dei DAC (rete a scala)

3- Caratterizzazione metrologica di componenti elettrici

• Caratterizzazione a regime statico 
• Caratterizzazione a regime dinamico

4- Elementi di misure elettroniche

• Misure di tensione, corrente e potenza
• Errori di consumo
• Portata, risoluzione strumentale, sensibilità
• Misura di resistenza a 2 e 4 terminali
• Sonde

5- Strumentazione digitale di misura

• Multimetro digitale
• Oscilloscopio a campionamento
• Analizzatore di spettro analogico
• Analisi spettrale digitale

6- Esercitazioni in Laboratorio

• Pianificazione del processo di misura
• Utilizzo dei principali strumenti di misura
• Software per la realizzazione di banchi automatici di misura
• Utilizzo dei principali strumenti di misura
• Realizzazione pratica della misura
• Analisi dei risultati della misura
• Norme di scrittura

Le esercitazioni di laboratorio saranno distribuite durante tutto il periodo di lezione per cercare di avere un impatto pratico sui temi teorici affrontati durante il corso. Le esercitazioni di laboratorio saranno realizzate in presenza.

In considerazione della tipologia di attività e dei metodi didattici adottati, la frequenza delle attività di laboratorio richiede la preventiva partecipazione di tutti gli studenti ai moduli 1 e 2 di formazione sulla sicurezza nei luoghi di studio, [https://elearning-sicurezza.unibo.it/] in modalità e-learning.

Testi/Bibliografia

Data la natura trasversale del corso non è stato possibile identificare un libro di testo che copra in maniera completa tutti gli argomenti trattati nel corso. Per questo motivo sarà fondamentale l'utilizzo degli appunti di lezione.

I testi elencati di seguito coprono singole parti del corso e offrono approfondimenti su temi specific.

 

METROLOGIA:

"Evaluation of measurement data - Guide to the expression of uncertainty in measurement", Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM/WG1), 2008.

Questo è lo standard internazionale con la definizione dei concetti basi di metrologia. I concetti studiati a lezione sono coperti dai capitoli 1-4. Il testo è reperibile gratuitamente on-line da rete universitaria.

 

L. Kirkup and B. Frenkel, "An Introduction to Uncertainty in Measurements", Cambridge University Press, 2006.

Questo testo spiega in maniera semplice i concetti fondamentali della metrologia. Testo consigliato per una visione generale del tema.

 

CONVERSIONE A/D e D/A:

"The Data Conversion Handbook", Analog Devices, 2004

Capitolo 2 e capitolo 3 coprono in maniera dettagliata i concetti discussi nel corso. Il testo è reperibile gratuitamente on-line.

 

ELEMENTI DI MISURE ELETTRONICHE E STRUMENTAZIONE:

G. Iuculano, D. Mirri, "Misure Elettroniche", CEDAM, Padova.

Il testo copre i concetti di base delle misure elettroniche e della strumentazione di misura nei capitoli . E' possibile reperire il testo in biblioteca.

 

R. B. Northrop, "Introduction to Instrumentation and Measurements", Taylor & Francis, 2005. 

Il testo copre tutti i temi del corso con un livello di dettaglio diverso da quello proposto dal docente. Si consiglia quindi di utilizzare questo testo per eventuali approfondimenti. 

 

Metodi didattici

Sono previste lezioni frontali in aula ed esercitazioni in laboratorio che mirano al consolidamento dei concetti teorici e all'apprendimento dell'utilizzo avanzato dei principali strumenti di misura presenti in un normale laboratorio elettronico quali: multimetro, oscilloscopio, analizzatore di spettro.

Frequentare le lezioni frontali è fortemente consigliato, ma non obbligatorio, per il superamento dell'esame finale. 

Frequentare le esercitazioni in laboratorio è fortemente consigliato, ma non obbligatorio, per il superamento dell'esame finale.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova orale che consta di 3 domande: 2 domande generali su macro-argomenti affrontati durante il corso ed una domanda inerente un aspetto specifico.

Per ogni domanda lo studente ha del tempo per prepararsi un discorso e concentrarsi sulla risposta, dopodiché si procede con una discussione aperta col docente. 

La prova orale può prevedere sia domande di teoria, sia concetti pratici affrontati in laboratorio, sia semplici esercizi.

La prova orale mira ad accertare la conoscenza e la comprensione dei concetti basilari descritti nel programma. La prova orale ha l'ulteriore scopo di verificare l'apprendimento delle metodologie generali e delle cultura metrologica alla base del corso.

Il voto finale è espresso in trentesimi. 

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Marco Crescentini