SISTEMI ELETTRONICI DI MISURA
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- GIANNI BOSI
- Crediti formativi
- 6
- Percorso
- Ingegneria elettronica e wireless
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
- SSD
- ING-INF/01
Obiettivi formativi
- Il corso intende fornire un’esauriente introduzione alla strumentazione elettronica analogica e digitale tipicamente utilizzata nei laboratori di ricerca e sviluppo. In aggiunta, durante il corso vengono fornite le nozioni di base per valutare ed esprimere l’incertezza di misura.
Le principali conoscenze acquisite saranno:
- Capacità di valutare ed esprimere l’incertezza di misura.
- I principi di funzionamento della strumentazione analogica e digitale.
- Le tecniche di misura utilizzate per la caratterizzazione, in regime statico e dinamico, di dispositivi e circuiti elettronici.
- Introduzione alla programmazione per il controllo automatico degli strumenti e l’automatizzazione di una misura.
Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno:
- Utilizzo della strumentazione di laboratorio (i.e. oscilloscopio, analizzatore di spettro, multimetro digitale, generatore di funzioni, alimentatore).
- Caratterizzazione di dispositivi (e.g. diodi e transistori) e circuiti (e.g. amplificatori, oscillatori) in regime statico e dinamico.
- Capacità di eseguire una scelta ragionata sulla strumentazione e la tecnica di misura necessaria per una particolare applicazione.
- Capacità di costruire un sistema di misura con più strumenti e automatizzarne il funzionamento. Prerequisiti
- Le seguenti conoscenze, in aggiunta agli argomenti trattati nel corso di “Circuiti elettrici: fondamenti e laboratorio”, risultano necessarie:
- Concetti elementari di teoria della probabilità.
- Concetti di base di elettronica analogica e digitale. Contenuti del corso
- Il corso prevede 60 ore di didattica tra lezioni ed esercitazioni, così distribuite:
- Introduzione (2.5 ore)
- Incertezza di misura (10 ore)
- Multimetro digitale (5 ore)
- Oscilloscopio digitale (5 ore)
- Analizzatore di spettro (5 ore)
- Sorgenti di segnale (2.5 ore)
- NI LabVIEW (15 ore)
- Esercitazioni di laboratorio (15 ore) Metodi didattici
- Gli argomenti relativi alla valutazione dell’incertezza e allo studio teorico della strumentazione di misura saranno affrontati attraverso la modalità della flipped classroom che consiste in:
- lezioni videoregistrate che coprono gli argomenti del corso erogate settimanalmente.
- focus group con cadenza settimanale in cui saranno analizzati ed approfonditi gli argomenti di teoria trattati nelle lezioni videoregistrate, con l’eventuale ausilio di esercizi e dimostrazioni pratiche.
Le lezioni relative all’ambiente di programmazione NI LabVIEW saranno svolte in presenza presso un Laboratorio di Informatica. Tra il materiale didattico saranno fornite delle videoregistrazioni di lezioni tenute negli anni accademici precedenti da intendersi come materiale di approfondimento.
Le esercitazioni pratiche sull’utilizzo della strumentazione si svolgeranno presso il Laboratorio didattico di Elettronica. Ogni esercitazione sarà accompagnata da una breve dispensa che descrive l’esperienza e i passaggi da svolgere per completarla. Dopo lo svolgimento delle esercitazioni, per alcune di esse saranno fornite delle brevi videregistrazioni di riepilogo.
A causa del numero limitato di postazioni presenti nel Laboratorio didattico di Elettronica, gli studenti parteciperanno alle esercitazioni in gruppi di 2/3 persone eventualmente distribuiti su più turni. Modalità di verifica dell'apprendimento
- L’esame consiste in 3 prove scritte, da svolgersi durante lo stesso appello d’esame:
1. Questionario con domande a risposta aperta relativa alla strumentazione di misura (11 punti, tempo a disposizione: 1h 30m)
2. Questionario con domande a risposta multipla o breve sulla programmazione in ambiente NI LabVIEW (11 punti, tempo a disposizione: 45m)
3. Esercizio sul calcolo dell’incertezza di misura (11 punti, tempo a disposizione: 1h)
Complessivamente, le 3 prove permettono di ottenere un massimo di 33 punti. L’esame si ritiene superato se viene raggiunta la sufficienza su tutte le prove e lo studente ottiene un punteggio complessivo di almeno 18 punti. Un punteggio superiore a 30 permette di ottenere la lode.
In nessun caso saranno mantenuti risultati parziali.
Durante la prova non è possibile consultare testi, appunti o altro materiale.
Per motivi organizzativi la lista d'esame si chiude due giorni lavorativi prima della data dell'appello. Testi di riferimento
- Non esiste un testo che copra tutti gli argomenti del corso.
Per approfondimenti si suggeriscono i seguenti testi:
- G. Iuculano, D. Mirri, “Misure elettroniche”, Ed. CEDAM.
- D. Mirri, “Strumentazione elettronica di misura”, Ed. CEDAM.
- U. Pisani, “Misure elettroniche”, Ed. POLITEKO.
- A. Carullo, U. Pisani, A. Vallan, “Fondamenti di misure e strumentazione elettronica”, Ed. CLUT.
- M. Norgia, R. Ottoboni, A. Pesatori, C. Svelto, “Misure - Dai fondamenti alla strumentazione”, Ed. Esculapio.
- N. Kularatna, “Digital and Analogue Instrumentation: Testing and Measurement”, IEE.
Altri testi di supporto:
- A. Zanobini, S. Giovannetti, “Incertezza di misura e acquisizione di segnali”, Ed. Esculapio.
- S. Leschiutta, “Misure Elettroniche”, Ed. Pitagora Editrice Bologna.
- G. Iuculano, “Introduzione a probabilità, statistica e processi stocastici nell’Ingegneria e nelle Scienze Fisiche”, Ed. Pitagora Editrice Bologna.
- J. R. Taylor, “Introduzione all’analisi degli errori”, Ed. Zanichelli.
- A. De Marchi, L. Lo Presti, “Incertezze di misura”, Ed. CLUT.
- G. Colella, "Manuale di metrologia e strumentazione elettronica", Ed. Hoepli.
- A. Ferrero, D. Petri, P. Carbone, M. Catelani, “Modern Measurements: Fundamentals and Applications”, IEEE-Wiley
