Sensors and advanced measurement systems: theory and laboratory sessionsModulo Mod. Laboratory of sensors and sensor systems
Anno accademico 2023/2024 - Docente: Bruno ANDO'Risultati di apprendimento attesi
Conoscenza e comprensione
Il corso introduce alla conoscenza dei fondamenti per la progettazione e realizzazione di sensori e sistemi di sensori. In particolare, il corso ambisce a trasferire contenuti sui seguenti argomenti:metrologia di base finalizzata alla caratterizzazione dei sensori, metodologie di trasduzione con diversi esempi di sensori, l'elettronica di condizionamento, i sistemi multi-sensoriali intelligenti, cenni di elaborazione dei segnali di misura.
Il corso, inoltre, introduce all'impiego di sensori e sistemi di sensori per la realizzazione e caratterizzazione di sistemi di misura. Inoltre, saranno trattate soluzioni per lo sviluppo di sistemi multi-sensoriali intelligenti e per l'elaborazione dei segnali di misura.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Alla fine del modulo lo studente sarà in grado di:
- progettare un semplice sistema di sensori
- applicare opportunamente le metodologie per l'elaborazione dei segnali di misura
- interpretare correttamente il risultato della sessione di misura
- implementare una sessione di misura finalizzata alla caratterizzazione metrologica di un sensore
- eseguire sessioni di misura sperimentali utilizzando sensoristica ed elettronica di condizionamento
- elaborare segnali di misura ed interpretare il risultato di una sessione di misura
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
L'insegnamento prevede lezioni frontali mirate a trasferire i contenuti teorici del corso su sensori e sistemi di sensori.
Le suddette modalità di svolgimento sono in linea con con gli obiettivi formativi dell'insegnamento che si prefiggono il trasferimento di conoscenza nell'ambito dei sensori, dell'elettronica di condizionamento e dei sistemi di sensori.
Prerequisiti richiesti
Conoscenza dei fondamenti della teoria della misura e metodologie di trasduzione.
Frequenza lezioni
Il modulo non prevede obbligo di frequenza. Comunque, la frequenza delle lezioni è fortemente consigliata, anche per il carattere sperimentale delle argomentazioni trattate.
Contenuti del corso
·Basics on sensors
·Resistive sensors: potentiometers, Strain Gauges and RTD sensors.
·Conditioning electronics for resistive sensors
·Reactive sensors: capacitive, Inductive, LVDT
·Conditioning electronics for reactive sensors
·Active sensors: Thermocouples, Piezoelectric and Ferroelectric sensors
·Charge amplifier and measurement amplifier
·Absolute sensors (displacement, velocity, acceleration)
·Other sensors (Force, pressure, flux, etc.)
·Digital sensors and ultrasound sensor
- Automatic Measurement Systems
- Smart sensors
- Rapid prototyping of sensors
- Sensors exploiting smart materials
- Non Linear Energy-Harvesting
- Signal processing for sensing systems
- Application of sensors: Assistive Technology, Environmental monitoring
- Experimental sessions for the implementation of (Smart)sensing systems
Testi di riferimento
E. Doebelin: Mesurement systems, Mc Graw Hill;
Pallas-Areny J.G. Webster: Sensors and Signal Conditioning
Tutorial on Smart sensor systems and sensor networks
Programmazione del corso
Argomenti | Riferimenti testi | |
---|---|---|
1 | Resistive sensors, capacitive sensors, inductive sensors, active sensors, digital sensors | E. Doebelin: Mesurement systems, Mc Graw Hill; |
2 | Conditioning Electronics | Pallas-Areny J.G. Webster: Sensors and Signal Conditioning. |
3 | Automatic Measurement Systems | Tutorial |
4 | Smart sensor systems and sensor networks | Tutorial |
5 | Rapid prototyping of sensors | Tutorial |
6 | Sensors exploiting smart materials | Tutorial |
7 | Data elaboration and signal processing | E. Doebelin: Mesurement systems, Mc Graw Hill; tools tutorial |
8 | Application of sensors | Tutorial |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'esame consiste in una prova orale mirata a verificare le competenze sugli argomenti trattati nel corso.
Il voto finale dell'esame terrà conto anche della valutazione delle performance dello studente durante lo svolgimento delle attività sperimentali.
A
garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli
studenti interessati possono chiedere un colloquio
personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o
dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche
esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP
(Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi
per le Disabilità e/o i DSA) del proprio Dipartimento.
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Sensori resistivi
Sensori capacitivi
Sensori induttivi
Sensori attivi (Termocoppie, piezoelettrici)
Elettronica di condizionamento
Smart sensors
Tecnologie e materiali per la realizzazione di sensori
Sviluppo di sistemi di misura che impiegano le suddette tipologie di sensori