Sensors and advanced measurement systems: theory and laboratory sessionsModulo Mod. Sensors and advanced measurement strategies
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