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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 054143 - MISURE ELETTRICHE
Docente Ottoboni Roberto
Cfu 9.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (349) INGEGNERIA ELETTRICA*AZZZZ054143 - MISURE ELETTRICHE
052648 - MISURE ELETTRICHE

Obiettivi dell'insegnamento

La misurazione e la corretta analisi dei risultati di misura sono attività fondamentali nel campo dell'ingegneria elettrica, ma non solo. La moderna ricerca scientifica attribuisce un ruolo centrale all'attività sperimentale e oggi le operazioni connesse con le misure hanno un fortissimo impatto nei processi industriali, sia nelle attività progettuali, sia in quelle produttive.
L’insegnamento si pone differenti obiettivi. Il primo è quello di fornire all'allievo la capacità di saper interpretare un risultato di misura, ovvero conoscere il linguaggio, i termini e le convenzioni che reggono e regolano il settore delle misure e che valgono in tutti i campi della scienza e della tecnica. In questo ambito, l’allievo viene guidato a capire come il risultato di misura contenga intrinsecamente un'incertezza, che ne definisce il livello di confidenza. Partendo da alcuni fondamenti essenziali della statistica, si affronta il problema della corretta individuazione e stima dei parametri che influenzano il processo di misura e dell'incertezza da assegnare a queste stime. Infine si apprende come è possibile combinare e propagare tutti i contributi di incertezza di misura presenti in un processo ed ottenere quindi l’incertezza complessiva da attribuire al risultato finale e il suo livello di confidenza.
Il secondo obiettivo dell’insegnamento è più specificatamente rivolto ad acquisire le conoscenze e le competenze di misura nel campo dell’ingegneria elettrica. In particolare si esaminano i differenti metodi per la misura delle principali grandezze elettriche, facendone anche un confronto critico sulla base delle loro prestazioni, della complessità e dei costi. Particolare rilievo viene assegnato alle misure delle potenze nei sistemi elettrici trifase e alle modalità per la loro corretta esecuzione.
Si affrontano gli aspetti salienti legati al condizionamento analogico del segnale e quelli legati al campionamento e conversione in formato numerico. Come esempi applicativi si studiano i principi di funzionamento, le architetture e le modalità di utilizzo della moderna strumentazione elettronica di base per le misure in campo elettrico.


Risultati di apprendimento attesi

Lo studente:
Ha sviluppato le capacità di analisi critica di un processo di misurazione, sapendo tradurre il processo in un adeguato modello e definendone il livello di dettaglio in relazione alle finalità e agli obiettivi che la misurazione intende raggiungere.
Ha appreso come stimare le sorgenti di incertezza e come valutare la loro influenza sia in termini di processo di misura sia in quelli di affidabilità del modello adottato. Sa esprimere correttamente i risultati di misura.
Ha preso conoscenza dei principali metodi di misura impiegati nel campo delle misure elettriche, sapendone criticamente individuarne i vantaggi e i limiti rispetto a uno specifico contesto, anche tenendo conto del rapporto costi/benefici nel caso di possibili, differenti soluzioni.
Ha compreso i principi di funzionamento della strumentazione di misura di base, con particolare riguardo a quella fondata sul campionamento e acquisizione dei segnali. Ne ha capito i limiti di utilizzo ed è in grado di applicarla nel modo corretto.
Ha acquisito dimestichezza e capacità operativa diretta nella predisposizione e nella esecuzione di attività sperimentali in laboratorio.


Argomenti trattati

Argomento 1: Cenni alla statistica inferenziale. Variabili casuali discrete. Media e varianza campionarie. Distribuzione di frequenza e istogrammi. Variabili aleatorie continue. Funzione densità di probabilità: casi tipici. Valor medio e varianza. Teorema del limite centrale. Correlazione tra variabili.

Argomento 2: Introduzione al concetto di misura. Organizzazione della metrologia. Sistema Internazionale. Campioni e riferimenti. Stima dell'incertezza di misura. L’espressione dell’incertezza di misura. La rappresentazione dei risultati di misura.

Argomento 3: Misure su circuiti in corrente continua. Metodo volt-amperometrico. Ponti in c.c. Misure di resistenza di basso valore. Misure di corrente: shunt.

Argomento 4: Misure su circuiti in corrente alternata monofase. Metodo volt-amperometrico-wattmetrico. Ponti in c.a. Metodo dei tre voltmetri. Schermature.

Argomento 5: Misure sui circuiti trifasi: Misure di potenza su sistemi a più conduttori. Relazioni di dipendenza delle misure di potenza nei sistemi trifase a tre conduttori. Identificazione di un carico trifase.

Argomento 6: Trasduttori e trasformatori. Fondamenti. Trasduttori di grandezze elettriche. Caratteristiche statiche e dinamiche. Divisori e derivatori. Trasformatori di misura; trasformatori capacitivi. Impiego dei trasformatori di misura nei circuiti monofase e polifase.

Argomento 7: L’elaborazione analogica dei segnali di misura: richiami sugli amplificatori operazionali e le loro configurazioni fondamentali. Rivelatori di picco e convertitori a vero valore efficace. Filtri analogici. Moltiplicatori analogici.

Argomento 8: Campionamento dei segnali. Il teorema del campionamento e il campionamento dei segnali periodici. La conversione analogico-digitale e digitale-analogica. Caratteristiche ed errori. Principali tipi di convertitori AD e DA.

Argomento 9: Strumentazione elettronica di misura. Il multimetro. L’oscilloscopio digitale. Il contatore elettronico.

Attività di laboratorio

Sono previste 4 differenti esperienze di laboratorio sperimentale, con organizzazione a squadre, che riguardano la realizzazione pratica dei principali metodi e principi di misura trattati a lezione. Il calendario e gli argomenti sono aggiornati di anno in anno sulla pagina web dell’insegnamento.


Prerequisiti

Conoscenze di base nel campo della Fisica, di Elettrotecnica I e di Elettronica.

 

 


Modalità di valutazione

La valutazione verterà su una prova scritta, una prova orale ed eventualmente una prova di laboratorio.
La prova scritta è basata su quattro/cinque domande. Tre/quattro di esse richiedono di svolgere esercizi numerici che possono riguardare: propagazione dell'incertezza di misura, misure di bipoli in c.c. e in c.a., misure su sistemi elettrici monofasi e trifasi, elaborazione analogica dei segnali, campionamento e acquisizione dei segnali in forma numerica, misure con l'oscilloscopio e il contatore elettronico. La quinta domanda richiede di discutere e commentare un quesito di natura metodologica o descrittiva relativo a uno dei punti indicati negli argomenti trattati.
Si accede alla prova orale solo se si ottiene una valutazione della prova scritta superiore o uguale a 17/30.
La prova di laboratorio è obbligatoria solo per chi aspira alla lode.
Durante lo svolgimento dell’insegnamento verranno svolte due prove in itinere. Se la media delle due prove è maggiore o uguale a 18/30 e nessuna delle due è inferiore a 16/30, l'allievo può chiedere la registrazione diretta del voto, senza dover sostenere la prova orale. Se invece lo desidera, ma sempre se sono verificate le due condizioni di cui sopra, può chiedere di sostenere la prova orale e/o, se aspira alla lode ed ha acquisito un voto complessivo di 30/30 tra media delle prove in itinere ed eventuale prova orale, la prova di laboratorio.
Nel caso l'esito della prima prova in itinere sia inferiore a 16/30, l'allievo non è ammesso alla seconda prova in itinere. Se l'esito della seconda prova in itinere è inferiore a 16/30 o la media delle due prove in itinere è inferiore a 18/30, entrambe le prove sono cancellate e l'allievo deve sostenere un regolare appello.


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaElio Bava, Roberto Ottoboni, Cesare Svelto, Fondamenti della Misurazione, Editore: Progetto Leonardo - Bologna
Risorsa bibliografica obbligatoriaArnaldo Brandolini, Roberto Ottoboni, Fondamenti della metrologia, Editore: Progetto Leonardo Bologna
Risorsa bibliografica obbligatoriaArnaldo Brandolini, Roberto Ottoboni, Misure elettriche e strumentazione industriale, Editore: Progetto Leonardo Bologna
Risorsa bibliografica facoltativaElio Bava, Gianluca Galzerano, Michele Norgia, Roberto Ottoboni, Cesare Svelto, Misure elettroniche di laboratorio, Editore: Pitagora Editore Bologna
Risorsa bibliografica obbligatoriaDispense a cura del Docente
Note:

sul sito Beep del Corso vengono pubblicate alcune dispense integrative.


Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
58:30
87:45
Esercitazione
17:06
25:39
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
14:24
21:36
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 90:00 135:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
02/04/2020