Sensors and advanced measurement systems: theory and laboratory sessions

Modulo Mod. Laboratory of sensors and sensor systems

Obiettivi del corso
Il modulo si prefigge di fornire le conoscenze avanzate sulle metodologie di sensing, sulle tecnologie, sui sistemi automatici di misura e sulle tecniche di energy harvesting. In particolare, saranno trattati i sensori con uscita digitale, le tecniche di termometria a radiazione, le tecnologie di prototipazione rapida e soluzioni di energy harvesting da vibrazioni. Una parte significativa del corso è dedicata a sessioni di esercitazioni finalizzate a fornire agli studenti nozioni pratiche sull'impiego della strumentazione e dei sensori. Le suddette esercitazioni rappresentano un'occasione importante per acquisire quelle "soft-skills" tipiche delle attività pratico-sperimentali.
Inoltre, lo studente sarà in grado di coordinarsi con i colleghi nello svolgimento di attività di gruppo, svolte con l'ausilio di un tutor.

Conoscenza e comprensione
Il corso 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:
- 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

L'insegnamento prevede sia lezioni frontali (28 ore, 4 CFU), sia esercitazioni (30 ore, 2 CFU).

In particolare, le lezioni frontali saranno mirate a fornire i contenuti teorici su metodologie e tecnologie avanzate per il sensing, sulle tecniche di energy harvesting e sui sistemi automatici di misura, mentre le esercitazioni saranno finalizzate a mettere in pratica le suddette competenze.

Le suddette modalità di svolgimento sono in linea con con gli obiettivi formativi dell'insegnamento che si prefiggono il trasferimento di conoscenza sull'impiego di sensori e sistemi di sensori.

Qualora l’insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto sopra dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel presente syllabus.

Utili: conoscenze dei fondamenti della teoria della misura, sensori e metodologie di trasduzione sono ritenute utili per una migliore fruizione dei contenuti dell'insegnamento.

Il modulo non prevede obbligo di frequenza. Comunque, la frequenza delle lezioni è fortemente consigliata, anche per il carattere sperimentale delle argomentazioni trattate.

Introduzione ai sensori e nozioni di metrologia

[Didattica frontale: 3 ore]

Sensori ad ultrasuoni ed Encoders

[Didattica frontale: 5 ore]

Termometria a radiazione

[Didattica frontale: 2 ore]

Sistemi automatici di misura ed elaborazione dei segnali di misura

[Didattica frontale: 5 ore]

Tecnologie per la prototipazione rapida di sensori

[Didattica frontale: 5 ore]

Smart materials per sensori

[Didattica frontale: 5 ore]

Energy-Harvesting

[Didattica frontale: 3 ore]

Esercitazioni sull'implementazione di sistemi (smart) di sensori

[Esercitazioni: 30 ore]

Contributo dell’insegnamento agli obiettivi dell’Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile
Gli argomenti trattati nel corso e le conoscenze acquisite sono direttamente o indirettamente funzionali allo sviluppo di soluzioni tecnologiche sostenibili, oltre che contribuire ad una formazione di qualità, in accordo con gli obiettivi 3, 4, 7, 9, 11, 12, 13, 14 e 15 dell’Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile.

E. Doebelin: Mesurement systems, Mc Graw Hill;

Pallas-Areny J.G. Webster: Sensors and Signal Conditioning

Tutorials

L'esame consiste in una prova orale mirata a verificare le competenze sugli argomenti trattati nel corso. Di solito l'esame consiste in tre domande sugli argomenti del corso, ad esempio sulle metodologie di sensing, sui sistemi di sensing multi-sensoriali e ATE e sulle tecnologie per la realizzazione dei sensori.
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 (https://www.cinap.unict.it/content/referenti).

 La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

- Sviluppo di sistemi di misura basati sull'impiego di sensori

- Sensori ad ultrasuoni

- Encoder

- Termometria a radiazione

- Sistemi automatici di misura

- Smart sensors

 - Tecniche per la prototipazione rapida di sensori

- Sensori basati sui smart materials

- Energy-Harvesting

- Elaborazione dei segnali di misura