Obiettivi Formativi

Il corso ha lo scopo di fornire agli allievi le nozioni di base per la corretta progettazione di un sistema di misura e di svolgere in autonomia l’analisi quantitativa delle prestazioni. Le attività comprendono lezioni ed esercitazioni in aula riguardanti il funzionamento e l’impiego di sensori nei sistemi di misura in differenti ambiti applicativi, con particolare enfasi per il monitoraggio ambientale e le applicazioni biomedicali.

Learning Goals

The course aims to provide students with the basics for the proper design of a measurement system and to perform the quantitative analysis of performance independently. The activities include lectures and exercises in the classroom concerning the operation and use of sensors in measurement systems in different application areas, with particular emphasis on environmental monitoring and biomedical applications.

Metodi didattici

Congruentemente con gli obiettivi formativi, il corso è articolato in 36 di didattica frontale dedicata agli aspetti fondamentali di misurazione e sensori e 24 ore di esercitazioni.

Teaching Methods

In line with the learning objectives, the course is divided into two main parts. The first part (36 hours) is dedicated to the fundamental aspects of measurements and sensors, the second one (24 hours) is focused on exercises.

Prerequisiti

Conoscenze di base dei corsi di FISICA II, ELETTROTECNICA, ELETTRONICA.

Prerequisites

Basic knowledge of PHYSICS, ELECTROTECHNICS, ELECTRONICS.

Verifiche dell'apprendimento

Prove in itinere durante lo svolgimento del corso. L'esame finale consiste in esercizi e nella discussione orale su vari argomenti trattati durante il corso.

Assessment

Midterm Tests. The final examination consists in exercises and an oral discussion on different arguments focused on the course.

Programma del Corso

Fondamenti di misura - Motivazioni. Definizione di misura. I metodi di misura. Incertezza e errore. Misurazioni dirette ed indirette. Incertezza di misura con il modello deterministico e probabilistico. Incertezza strumentale, di lettura, intrinseca. Propagazione di incertezza nelle misure indirette Strumentazione e metodi - Strumentazione elettronica di base, voltmetri e amperometri. Incertezze ed effetti sistematici. - Richiami sui principi della conversione analogico/digitale. Errori di risoluzione. - Multimetri numerici. Funzioni: tensione continua, corrente continua, tensione alternata, resistenza a due e quattro morsetti, frequenza. - Schede di acquisizione dati. Struttura, acquisizione multi-canale, modalità di acquisizione (riferita, differenziale, single ended). - Cenni sull’ambiente di sviluppo Labview - Strumentazione virtuale - Sistemi distribuiti - Protocollo IEEE 488.2 Sensori - Principi di funzionamento e caratteristiche di merito. - Sensori di temperatura: resistivi, termocoppie. - Sensori di forza: estensimetri, celle di carico, piezoelettrici. - Sensori di spostamento: trasformatori lineari, potenziometri, ottici. - Sensori di accelerazione e di umidità. - Sensori di umidità. - Sensori di gas a stato solido.

Course Syllabus

Foundations of measurement - Reasons. Definition of measurement. Measurement methods. Uncertainty and error. Direct and indirect measurements. Uncertainty of measurement with the deterministic and probabilistic model. Instrumental uncertainty, of reading, intrinsic. Propagation of uncertainty in indirect measures Instrumentation and methods - Basic electronic instrumentation, voltmeters and ammeters. Uncertainties and systematic effects. - Recalls on the principles of analog / digital conversion. Resolution errors. - Numerical multimeters. Functions: direct voltage, direct current, alternating voltage, two- and four-terminal resistance, frequency. - Data acquisition boards. Structure, multi-channel acquisition, acquisition mode (referred, differential, single ended). - Overview of the Labview development environment - Virtual instrumentation - Distributed systems - IEEE Protocol 488.2 Sensors - Operating principles and merit characteristics. - Temperature sensors: resistive, thermocouples. - Force sensors: strain gauges, load cells, piezoelectric. - Displacement sensors: linear transformers, potentiometers, optic. - Acceleration and humidity sensors. - Humidity sensors. - Solid state gas sensors.