Obiettivi Formativi

Fornire le nozioni di base sulle metodologie di misurazione. Fornire le competenze ingegneristiche basilari per il funzionamento e l’impiego di sensori di uso più diffuso. Acquisire le conoscenze di base per la corretta progettazione di un sistema di misura e per svolgere in autonomia l’analisi quantitativa delle prestazioni. Favorire lo sviluppo di un adeguato grado di autonomia di giudizio nell’utilizzo di sensori in sistemi di misura. Sviluppare la capacità di comunicazione e collaborazione in ambiti lavorativi fortemente interdisciplinari.

Metodi didattici

Congruentemente con gli obiettivi formativi, il corso prevede lezioni frontali con materiale didattico in formato elettronico preparato dal docente riguardanti gli aspetti fondamentali di misurazione e sensori, consultazione di data sheet di componenti e strumenti, esercitazioni numeriche su valutazioni di incertezza nelle procedure di misurazione.

Prerequisiti

Concetto di grandezza fisica. Conoscenza di teoria dei circuiti e di Elettronica.

Verifiche dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta, seguita da una prova orale. Durante la prova scritta si chiede di eseguire lo svolgimento completo di dieci esercizi in forma di domande a risposta multipla, domande a risposta aperta, ed esercizi numerici. Gli argomenti e il livello di difficoltà degli esercizi corrispondono al programma svolto e ai testi di riferimento indicati. Il tempo assegnato per la prova scritta è di due ore. La valutazione della prova scritta è fatta in trentesimi. La prova scritta si ritiene superata se la valutazione complessiva non è inferiore a 18/30. Superata la prova scritta, essa ha validità per tutto l’anno accademico entro il quale dovrà essere sostenuta la prova orale. La prova orale è incentrata sugli argomenti trattati durante il corso, a partire da una discussione critica della prova scritta. Essa ha il duplice scopo di verificare il livello di conoscenza e di comprensione dei contenuti del corso e di valutare l'autonomia di giudizio, la capacità di apprendimento, l'abilità comunicativa e proprietà di linguaggio scientifico e indi valutare le facoltà logico-deduttive acquisite dallo studente. Il voto finale è espresso in trentesimi e tiene conto della valutazione ottenuta durante la prova scritta e durante la prova orale. Durante lo svolgimento del corso sono previste due prove scritte in itinere. Lo studente che supera le prove in itinere è esonerato dalla prova scritta e può direttamente sostenere la prova orale. Le prove in itinere sono relative agli argomenti trattati durante il corso e si tengono rispettivamente a metà ed alla fine del corso (in date che vengono concordate durante le lezioni con gli studenti). A ciascuna prova si assegna una valutazione in trentesimi. La prova scritta è superata se la media delle due prove di verifica è pari o maggiore a 18/30. Durante le prove scritte è possibile utilizzare una calcolatrice.

Programma del Corso

Fondamenti di misura - Motivazioni. Definizione di misura. Il sistema internazionale di misura, definizione delle unità di misura fondamentali. Vocabolario internazionale di metrologia (VIM) e Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM). 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. Incertezza di tipo A e di tipo B. Strumentazione e metodi - Strumentazione elettronica di base, voltmetro, amperometro, oscilloscopio. Incertezze ed effetti sistematici. - Metodi voltamperometrici. - Richiami sui principi fondamentali della conversione analogico/digitale. Campionamento e quantizzazione. 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 (single ended, differenziale). - Cenni sull’ambiente di sviluppo Labview - Strumentazione virtuale - Sistemi distribuiti - Protocollo IEEE 488.2 e hardware associato. Sensori - Principi di funzionamento e caratteristiche di merito. - Sensori di temperatura: resistivi (metallici e a semiconduttore), termocoppie (tipologia e classificazione). - Sensori di spostamento: estensimetri (metallici e a semiconduttore), potenziometri. - Sensori di accelerazione: a cantilever resistivi, capacitivi microelettromeccanici. - Sensori di umidità. - Sensori di gas a stato solido.