Obiettivi Formativi

Fornire le conoscenze di base sulle tecnologie hardware di misura e sulle metodologie di certificazione e standardizzazione. Fornire le competenze ingegneristiche basilari per la valutazione delle prestazioni di strumenti e sistemi di misura e le relative procedure di mantenimento. Acquisire le nozioni fondamentali relative alla stima della incertezza secondo l’approccio probabilistico. Acquisire conoscenza delle più importanti architetture di sistemi di misura complessi e distribuiti e bus industriali. Sviluppare la capacità di analizzare le specifiche del sensore e selezionare il circuito di condizionamento più adatto. Favorire lo sviluppo di un adeguato grado di autonomia di giudizio nel progettare sistemi di misurazione complessi selezionando i componenti e i dispositivi di interconnessione più adatti. Sviluppare la capacità di comunicazione e collaborazione in ambiti lavorativi fortemente interdisciplinari coniugando al rigore metodologico la ricerca di soluzioni tecnologiche allo stato dell’arte.

Metodi didattici

Il corso, al fine di raggiungere gli obiettivi formativi previsti, si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali. Sono inoltre previste esercitazioni guidate svolte dagli studenti, con lo scopo di stimolare l’approccio ai problemi con autonomia e senso critico. Tutte le attività sono svolte con supporto di slide delle lezioni.

Prerequisiti

Concetto di misurazione e incertezza. Circuiti ad amplificatori operazionali. Conoscenze di base della conversione analogico/digitale e della teoria del campionamento. Basi di probabilità e statistica.

Verifiche dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta, seguita dalla 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

Moderna strumentazione per la diagnostica: oscilloscopi digitali, analizzatori di spettro e di reti, generatori di segnali. Tecniche di misura per la diagnostica: Riflettometria nel dominio del tempo, spettroscopia di impedenza, parametri black-box. Analisi dei dati sperimentali di misura: Stima dell’incertezza con approccio probabilistico, grafici di dati sperimentali, best fit lineare e non lineare, varianza classica e tipi di rumore. Sistemi di misura: Sistemi di misura complessi e relative architetture e tecniche di interconnessione, bus seriali e paralleli (IEEE 488, RS485, fieldbus, VXI, PXI), ambienti di programmazione procedurali, sistemi di misura distribuiti LAN e WAN. Caratteristiche e specifiche delle principali tipologie di cavi e di connettori. Standard e certificazioni: Problematiche di qualità, taratura e riferibilità della strumentazione, cenni su normative di riferimento. Sensori per applicazioni industriali: Principio di funzionamento e prestazioni delle principali categorie di sensori per applicazioni industriali, caratteristiche operative, caratteristiche metrologiche, circuiti e sistemi di condizionamento del segnale. Sistemi per la misura di pressione: Sensori a film sottile, a film spesso, piezoresistivi. Sistemi per la realizzazione e la misura del vuoto: Generalità sul vuoto, pompe primarie e secondarie, Pompe rotative a singolo e doppio stadio, pompe scroll, pompe a diffusione, pompe turbomolecolari, misuratori di vuoto, sensore Pirani, sensore a termocoppia, sensore a catodo freddo. Sistemi per la misura di flusso: Sensori e misuratori di flusso, mass flow controller, tecniche di interconnessione.