PROGRAMMA DEI CORSI (A.A. 2003-2004)

"Misure elettroniche"

Electronic Measurement Systems

Docente: prof. ing. Mario Rinaldi

Obiettivi. Il corso si propone di illustrare i concetti ed i metodi utili per individuare e risolvere i problemi di misura e rilevazione di grandezze elettriche e, tramite segnali elettrici, di grandezze di natura diversa in particolare nell'automazione.

Si propone inoltre di fornire i criteri e le conoscenze per la valutazione, la scelta, l'impiego e la progettazione della strumentazione.

Programma

Sistemi di misura

I sistemi di misura. I segnali elettrici come supporto fisico delle informazioni di misura. I segnali nel dominio del tempo e della frequenza. I sistemi di acquisizione dei dati di misura (data logging, data acquisition systems). Catena di regolazione automatica. Segnali analogici e numerici di misura. Il “condizionamento” dei segnali:l'amplificazione dei segnali analogici (amplificatori operazionali e per strumentazione; amplificatori in ca) ed il loro filtraggio. Conversione analogico-numerica e numerico-analogica. L'elaborazione numerica dei segnali di misura. La trasmissione a distanza. Gli “standard” IEEE ed RS per le connessioni. I sistemi automatici di misura.

Misura per via elettrica di grandezze non elettriche

Sensori e trasduttori: modello interpretativo, grandezze di influenza, funzionamento in regime stazionario e dinamico, condizione di non distorsione. Principi fisici della trasduzione. Caratterizzazione dei trasduttori riguardanti le grandezze fisiche di maggiore interesse nei dispositivi di regolazione e governo di impianti e processi industriali. Casi particolari del controllo di velocità di motori e del controllo di posizione.

Misure di tempo e frequenza

Campioni di tempo e frequenza. Conteggio elettronico di impulsi. Misura della frequenza e degli intervalli di tempo.

Strumentazione di misura

Strumenti analogici elettromeccanici ed elettronici. Dispositivi per l'ampliamento del campo di misura: trasformatori di tensione e corrente, attenuatori, amplificatori, convertitori ca-cc di precisione, moltiplicatori analogici. Strumenti numerici(digitali). Registratori XY e Xt. Oscilloscopi analogici e digitali. I sistemi di misura a microprocessore automatici e programmabili.

I

Incertezza di misura, elementi di metrologia e richiami di statistica.

L’incertezza nei risultati delle misurazioni. Richiami di metrologia generale. Il Sistema Internazionale, unità e campioni. Richiami di calcolo delle probabilità e statistica: variabili casuali e stime. Valutazione della incertezza, accuratezza delle misure strumentali, la propagazione delle incertezze.

Esempi di applicazione:

Misure di forza elettromotrice e di impedenza:metodi potenziometrici; componenti di precisione e reti equivalenti; circuiti a ponte; parametri indesiderati dei circuiti; metodi indiretti e per sostituzione; metodi voltampermetrico, di zero, a risonanza; strumenti automatici.

Misure nei circuiti di potenza: determinazione dei circuiti in corrente continua, in corrente alternata monofase e trifase; la misura della potenza e della energia; effettii delle deformazioni introdotte dai circuiti elettronici di potenza.

Misure di conformità e di affidabilità su componenti e dispositivi

I problemi del controllo di qualità di componenti e dispositivi e della loro vita utile. Le carte di controllo. MTBF e MTTF. Le prove di vita. Cenni ai problemi della qualità totale.

Il corso prevede l’effettuazione di esercitazioni in laboratorio.

Esame: esame orale, iscrizione agli appelli via Internet.

Propedeuticità consigliate: Elettrotecnica, Circuiti elettronici analogici e digitali, Reti logiche

Saranno distribuite dispense a lezione; per approfondimenti si possono consultare i testi seguenti:

[1] Analog Devices: pubblicazioni illustrative varie.

[2] Arri-Sartori: “Le misure di grandezze fisiche”, Paravia.

[3] Baican-Necsulescu. “Applied Virtual Instrumentation”, WIT Press.

[4] Bava et alii: “Principi di misura”, Progetto Leonardo Bologna.

[5] Beckwith-Marangoni: “Mechanical Measurements”, Addison-Wesley Publishing Company.

[6] Bell: “Electronic Instrumentation and Measurements”, Prentice Hall.

[7] Benetazzo: “Misure elettroniche”, CLEUP.

[8] Bentley: “Principles of Measurement Systems”, Longman Singapore Publishers.

[9] Bernardi-Reali. “Misure e strumenti elettronici”, SIDEREA.

[10] Bertocco-Offelli-Petri: “Strumentazione numerica”, Libreria Progetto.

[11] Bibbero: “Microprocessors in Instruments and Control”, John Wiley & Sons.

[12] Brandolini: “Elementi di strumentazione elettrica”, CLUP.

[13] Caporaloni et alii: “La misura e la valutazione della sua incertezza nella fisica sperimentale”,

Zanichelli.

[14] Carlson-Gisser: “Electrical Engineering”, Addison-Wesley Publishing Company.

[15] Coombs: “Electronic Instrument Handbook”, McGraw-Hill, Inc.

[16] Costanzini-Guernelli: “Strumentazione e misure elettroniche”, Zanichelli.

[17] Dally et alii: “Engineering Measurements”, John Wiley & Sons Inc.

[18] De Marchi-Lo Presti: “Incertezze di misura”, CLUT.

[19] Doebelin: “Measurement Systems”, McGraw-Hill Publishing Company.

[20] Dore: “Appunti per il corso di misure elettriche”, Società Editrice Esculapio.

[21] Fazio: “Dizionario delle grandezze e delle unità di misura”, Espansione.

[22] Floyd: “Corso di elettronica”, Gruppo Editoriale Jackson.

[23] Hewlett-Packard: “The fundamentals of Signal Analysis”, Application Note 243.

[24] Hewlett-Packard: cataloghi vari “Test & Measurement”.

[25] Hewlett-Packard: opuscolo “L’automazione nella misura”.

[26] Hoeschele: “Analog-to-Digital/Digital-to-Analog Conversion Techniques”, John Wiley & Sons.

[27] International Standard IEC 60050-300: “International Electrotechnical Vocabulary: electrical

and electronic measurements and measuring instruments”, IEC.

[28] Iuculano: “Introduzione a probabilità, statistica e processi stocastici”, Pitagora Editrice.

[29] Iuculano-Mirri: “Misure elettroniche”, CEDAM.

[30] Jacobs-Jadin: “ Mesures électriques”, Dunod.

[31] Jones: “Instrument Science and Technology”, Adam Hilger Ltd, Bristol.

[32] Leschiutta: “Misure elettroniche”, Pitagora Editrice Bologna.

[33] Loxton-Pope: “Instrumentation: A Reader”, Chapman & Hall.

[34] Michelini-Capello: “Misure e strumentazione industriali”, UTET.

[35] Mylroi-Calvert: “Measurement and Instrumentation for Control”, Mylroi and Calvert.

[36] Minelli: “Misure meccaniche”, Patron.

[37] Modoni-Dore: “Misure elettriche”, Patron.

[38] Montanari: “Misure radioelettroniche”, La Tecno Editrice.

[39] Norma UNI CEI ENV 13005-2000: “Guida all’espressione dell’incertezza di misura”, UNI-CEI.

[40] Norma UNI 4546,1984: “Misure e misurazioni, termini e definizioni fondamentali”, UNI.

[41] Offelli: “Strumentazione elettronica”, Libreria Progetto Padova.

[42] Offelli-Petri: “Lezioni di strumentazione elettronica”, Città Studi Edizioni.

[43] Olivieri-Ravelli: “Misure elettriche”, CEDAM.

[44] Pirani: “Sistemi automatici di misura e acquisizione dati”, Progetto Leonardo.

[45] Pisani: “Misure elettroniche”, Politeko Edizioni.

[46] Polese: “Misure per la gestione”, Edizioni Scientifiche Italiane.

[47] Porat-Barna: “Introduction to Digital Techniques”, John Wiley & Sons Inc.

[48] Roden: “Analog and Digital Communication Systems”, Prentice Hall.

[49] Rosa-Thomas: “The analysis and design of linear circuits”, Prentice Hall.

[50] Sacerdoti et alii: “Misure Elettriche”, Zanichelli.

[51] Sartori: “Le misure nella scienza, nella tecnica, nella società”, Paravia.

[52] Savino: “Fondamenti di scienza delle misure”, La Nuova Italia Scientifica.

[53] Smith: “Circuits, Devices and Systems”, John Wiley & Sons Inc.

[54] Swoboda: “Telecontrol”, Van Nostrand Reinhold.

[55] Sydenham: “Handbook of Measurement Science”, J. Wiley & Sons.

[56] Tran Tien Lang: “Computerized Instrumentation”, John Wiley & Sons Inc.

[57] Tzafestas: “Microprocessors in Signal Processing, Measurement and Control”, Reidel Publishing Co.

[58] Van Putten: “Electronic Measurement Systems”, Institute of Physics Publishing Bristol and

Philadelphia.

[59] Webster: “The Measurement, Instrumentation and Sensors Handbook”, CRC and IEEE Press.

[60] Witte: “Spectrum and Network Measurements”, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey.

[61] Wobsschall: “Circuit Design for Electronic Instrumentation”, McGraw-Hill Book Company.

[62] Wonnacot-Wonnacot: “Introduzione alla statistica”, Franco Angeli editore.

[63] Zanini: “Elementi di affidabilità”, Esculapio.

[64] Zingales: “Misure elettriche”, UTET.