Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire le nozioni di base della moderna metrologia con particolare riferimento alle misure elettroniche. Nella prima parte viene fornita un’introduzione di carattere generale alla metrologia, ai sistemi di unità di misura, ai campioni di riferimento e alla valutazione dell’incertezza di misura. Nella seconda parte, invece, vengono analizzati alcuni elementi notevoli di un sistema di misura elettronico.
Prerequisiti
Elettronica (in particolare sul funzionamento degli amplificatori operazionali)
Contenuti dell'insegnamento
Le misure per la descrizione dei fenomeni fisici. L’origine dell’incertezza. Grandezze fisiche, unità e campioni. Il Sistema Internazionale.
L’espressione dell’incertezza. Modello del processo di misura, errori ed incertezze, propagazione degli errori e delle incertezze. Valutazione di categoria A, ripetizioni delle misure e numero di gradi di libertà. Valutazioni di categoria B e assegnazione di una probabilità. Misure dirette ed indirette (incertezza composta). Livello di fiducia (incertezza estesa).
Comportamento non ideale di un op-amp: offset, corrente di polarizzazione, rumore (generatori equivalenti)
La conversione Analogico-Digitale. L’effetto del campionamento e della quantizzazione sui segnali. Comportamento non ideale dei convertitori reali. Tecniche di dithering. Numero di bit equivalenti. Architetture di convertitori A/D: convertitori a integrazione (a doppia rampa, multi-rampa, tensione-frequenza). Convertitori per segnali variabili (flash o parallelo, convertitore con registro ad approssimazioni successive).
Spettro di un segnale campionato (ripiegamento delle righe, livello del piatto di rumore). Leakage e finestre per la FFT.
Elementi sulla conversione Digitale-Analogica.
Struttura di un multimetro numerale. Misure in DC ed in AC di tensione e di corrente. Misure di resistenza con il multimetro.
Analisi temporale di segnali. Struttura fisica e funzionamento dell’oscilloscopio analogico (sincronizzazione dell’asse orizzontale, base dei tempi semplice e doppia, sistemi multitraccia), dell’oscilloscopio campionatore e dell’oscilloscopio digitale (campionamento in tempo reale ed in tempo equivalente, aliasing ed interpolazione).
Misure di tempo, di periodo e di frequenza mediante contatore. Struttura del contatore convenzionale e di quello reciproco. Tecniche di interpolazione per le misure di intervalli di tempo. Incertezze di misura.
Programma esteso
- - -
Bibliografia
J. R. Taylor, Introduzione all'analisi degli errori, II edizione, Zanichelli
Metodi didattici
Lezioni ed esercizi in aula + 5 esercitazioni sperimentali in laboratorio
Modalità verifica apprendimento
L’esame consiste in un colloquio con il docente preceduto dallo svolgimento di un esercizio.
Altre informazioni
- - -
