Obiettivi

Lo scopo del corso è di fornire una valida conoscenza sui fondamenti della misurazione (inquadramento storico e istituzionale, Sistema Internazionale di unità di misura, regole operative) e sugli strumenti specifici di analisi utilizzati nelle misure (calcolo dell’incertezza di misura e corrispondente analisi statistica, regressione dei dati sperimentali, elaborazione del segnale di misura).

Si illustreranno principi e modalità di funzionamento dei sistemi di acquisizione dati (DAQ) e della strumentazione digitale di misura. Nel corso delle attività di esercitazione si insegnerà inoltre ad utilizzare le schede DAQ e il software LabVIEW per la realizzazione di strumenti virtuali (software) utili per le misure automatizzate e la rappresentazione dei risultati.

Si offrirà agli studenti una descrizione in dettaglio dei principi di funzionamento e delle prestazioni di strumenti di misura quali voltmetri numerici, oscilloscopi digitali, e analizzatori di spettro.

Programma delle lezioni e delle esercitazioni

La misura e le principali caratteristiche metrologiche. Accuratezza, incertezza, risoluzione, sensibilità, ripetibilità, riferibilità, etc. Il sistema internazionale di unità (SI), regole e simboli del SI, vari tipi di campioni. Definizioni e operazioni su unità logaritmiche (dB, dBm, dBc, Np). Blocchi essenziali di un sistema di misura. Caratteristiche dei segnali (continui e discreti in ampiezza e tempo, periodici, aperiodici) e parametri di interesse (valor medio, efficace, di picco).

Elementi di statistica e incertezza di misura. Significato di valor medio, varianza, varianza del valor medio e numero di gradi di libertà. La miglior stima del risultato di misura e dell'incertezza statistica stimata attraverso la dispersione dei risultati (Cat. A) o con altri metodi (Cat. B).  Stima dell’incertezza in misure dirette. Propagazione dell'errore e calcolo dell'incertezza in misure indirette. Indipendenza e correlazione statistiche. Compatibilità fra misure e medie pesate.

La rappresentazione dei risultati sperimentali. Diagrammi cartesiani e polari. Scale lineari e logaritmiche. Interpolazione e regressione dei dati sperimentali.

Strumentazione digitale. Richiami sul campionamento e conversione analogico/digitale (A/D). Voltmetri digitali e multimetri: errore di quantizzazione, risoluzione, numero di bit e numero di cifre in un convertitore A/D. Bit equivalenti. Esempi di voltmetri differenziali (approssimazioni successive e flash). Principio di integrazione e voltmetro integratore a doppia rampa.

Sistemi di acquisizione dati. Schede di acquisizione. Linguaggio di programmazione LabVIEW e strumenti virtuali (VI). Protocolli di comunicazione tra strumenti (RS232, IEEE488 e USB). Durante le esercitazioni saranno insegnati i fondamenti di programmazione del linguaggio LabVIEW e quanto appreso sarà direttamente verificato mediante la preparazione di esperimenti di misura basati su schede di acquisizione dati. Si sperimenteranno in concreto le problematiche connesse con il condizionamento e l’elaborazione del segnale di misura.

Strumentazione generale di laboratorio. Oscilloscopio analogico: funzionamento, comandi, blocchi circuitali essenziali, sonde, prestazioni. Oscilloscopio digitale: campionamento in tempo reale e in tempo equivalente; modalità di trigger avanzato; misure automatiche. Esempi di misure con l'oscilloscopio (ampiezza, fase, frequenza, tempo di salita, etc.). Analizzatore di spettro (AS): sistemi analogici per l'analisi simultanea e sequenziale, strumenti digitali con analisi numerica (FFT). Risoluzione in frequenza e sensibilità di un analizzatore di spettro. L'AS ad eterodina: reiezione della frequenza immagine, vincoli tra risoluzione e velocità di scansione dell'asse delle frequenze.

La prova d'esame consiste in una verifica scritta con eventuale discussione orale a discrezione del docente o su richiesta dello studente. Le date delle singole prove saranno comunicate con un congruo anticipo in aula e sul sito web del corso.

E' possibile ed anzi probabile che vengano offerte due date di appello (quindi maggiore possibilità e agio di scelta per lo studente) per ciascuna delle 3 sessioni di esame: "Febbraio-Marzo, Giugno-Luglio, Settembre".

Altre informazioni (anche sugli appelli e la logistica del corso) sono reperibili alla Pagina WEB del corso: http://home.dei.polimi.it/svelto/didattica/index_didattica.html

Reperibilità del docente: Prof. Cesare Svelto Tel. 02-2399.3610 (mercoledì ore 10.30-12.30) e-mail cesare.svelto@polimi.it

Costo circa 17 Euro. Disponibile presso la Biblioteca di PoliMI.

Costo circa 15 Euro. Disponibile presso la Biblioteca di PoliMI.

Costo circa 15 Euro. Disponibile presso la Biblioteca di PoliMI.