ELECTRICAL AND ELECTRONICS MEASUREMENTS
Anno accademico 2020/2021 - 1° annoCrediti: 6
SSD: ING-INF/07 - Misure elettriche e elettroniche
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 90 di studio individuale, 35 di lezione frontale, 25 di laboratorio
Semestre: 1°
ENGLISH VERSION
Obiettivi formativi
Il corso ha l'obiettivo di fornire nozioni di base dei concetti principali di metrologia, delle metodologie principali per l’esecuzione delle misurazioni, del principio di funzionamento e delle modalità d’uso di strumenti di misura elettronici
Ampio spazio sarà dedicato all'attività sperimentale in laborario su strumentazione elettronica di misura.
A conclusione del corso gli studenti avranno conoscenza delle metodologie di caratterizzazione metrologica e delle metodologie di misura.
Le nozioni acquisite nel corso consentiranno di valutare l'incertezza di misura, di effettuare la taratura dei sistemi di misura e di progettare ed eseguire correttamente misurazioni con strumentazione elettrica ed elettronica.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
L'insegnamento è composto sia da lezioni frontali sia da esercitazioni sperimentali in laboratorio volte a acquisire esperienza diretta di metodi di misura e strumentazione elettronica mettendo in pratica gli insegnamenti teorici, le metodologie studiate e le competenze acquisite. Quando possibile, seminari specialistici tenuti da ricercatori provenienti da ambienti industriali e/o accademici nazionali ed internazionali saranno organizzati e proposti agli studenti.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
Prerequisiti richiesti
Conoscenza dei concetti base di elettrotecnica, fisica, elettronica
Frequenza lezioni
Consigliata
Contenuti del corso
Il corso ha l’obiettivo di trasferire agli allievi ingegneri elettrici i concetti principali relativi alle problematiche delle misure e delle misurazioni con dispositivi elettrici ed elettronici.
Verranno affrontati argomenti riguardanti la metrologia, la definizione ed il trattamento delle incertezze di misura, le metodologie principali per l’esecuzioni di misurazioni, la strumentazione elettronica analogica e numerica.
Si parlerà infine di problematiche attuali nel settore delle misure elettriche quali “misure in regime deformato” e “smart grid”.
Nell’ambito del corso è prevista una intensa attività sperimentale in laboratorio volta a fornire competenze sull’uso della strumentazione e dei principali strumenti informatici per la gestione della strumentazione.
Programma
Parte I: Generalità e Cenni di metrologia
Schema generale di un sistema di misura, Grandezze interferenti e modificanti. Cenni di metrologia (Norme UNI-4546), Taratura di un sistema di misura.
Propagazione dell’incertezza nelle misurazioni indirette con approccio statistico e deterministico.
Parte II: Gli strumenti di misura analogici (cenni)
Gli strumenti di misura elettromeccanici: Amperometro e voltmetro. L’oscilloscopio analogico: Schema a blocchi funzionali, La sezione verticale, La sezione orizzontale, La sezione di trigger, Base dei tempi principale e base dei tempi ritardata. Misurazioni tipiche con l’oscilloscopio.
Parte III: Gli strumenti di misura numerici
Cenni su Campionamento e quantizzazione di un segnale analogico. La conversione Analogico numerica. Contatori e frequenzimetri numerici. Voltmetri elettronici numerici a singola rampa, voltmetri a doppia rampa, voltmetri a conversione tensione-frequenza. L’oscilloscopio numerico, strategie di campionamento (sequenziale, casuale) e di gestione dei convertitori ADC. Elaborazione negli strumenti numerici (medie e filtri). Valutazione dei bit efficaci. Analizzatori di spettro numerici.
Parte IV: Metodi di misura
Metodi di misura indiretti: Il metodo volt-ampero-wattmetrico. Misure sui sistemi trifase. Misure nel dominio della frequenza,
Parte V: Problematiche avanzate nelle misure elettriche (cenni)
Misure in regime di 50 Hz deformato, Smart grid.
Esercitazioni e Laboratorio
Attività sperimentale relativa alla realizzazione di un sistema di misura su sistemi trifase. Sistemi automatici di misura con il tool software LabView.
Testi di riferimento
- Lucidi e materiale didattico fornito dal Docente
- Norme UNI 4546, Guida per la valutazione dell’incertezza nelle misurazioni.
- J.J. Carr, Elements of electronic instrumentation and measurements, Prentice Hall, 1996.
- Zingales, Misure Elettriche, UTET.
- E.O. Doebelin, Strumenti e Metodi Di Misura - MCGRAW-HILL - Ed 2008
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | incertezza nelle misurazioni - uncertainty in measurement | Guide to the Uncertainty in Measurements |
| 2 | metodi di misura - measurement methods | J.J. Carr, Elements of electronic instrumentation and measurements, Prentice Hall, 1996 |
| 3 | Misure di potenza | Zingales, Misure Elettriche, UTET. |
| 4 | Strumentazione elettronica numerica - digital instrumentation | J.J. Carr, Elements of electronic instrumentation and measurements, Prentice Hall, 1996. |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Colloquio orale
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere
Oral interview
Learning assessment may also be carried out on line, should the conditions require it.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
- valutazione dell'incertezza nelle misurazioni indirette
- procedura di calibrazione
- voltmetri numerici (rampa analogica): descrivere il modello funzionale, il modello analitico e i parametri metrologici principali
- misure nei sistemi trifase: teorema di Aron
- estimation of uncertainty in indirect measurements
- calibration procedure
- numeric voltmeter (analog ramp): discuss the block scheme model, the analytic model and the main metrologic parameters
- three phase systems: Aron theorem