Servizi per la didattica
PORTALE DELLA DIDATTICA

Misure

01MOFNX, 01MOFOD

A.A. 2022/23

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Fisica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-INF/07 8 B - Caratterizzanti Ingegneria elettronica
2020/21
Il corso si propone di fornire agli allievi le nozioni di base di metrologia, necessarie per la corretta progettazione ed analisi di sistemi di misura. Attraverso le lezioni in aula gli studenti apprenderanno ad usare i metodi e gli strumenti principali per la misurazione di grandezze elettriche; impareranno a progettare e realizzare sistemi di misura automatici, utilizzando l'ambiente LabView e i micro-controllori delle piattaforme Arduino; apprenderanno il processo di taratura della strumentazione e i requisiti necessari a garantire la riferibilità delle misure secondo l'organizzazione internazionale della metrologia. Durante le esercitazioni in aula impareranno ad applicare correttamente il modelli per l'analisi e la stima dell’incertezza di misura attraverso lo svolgimento di esercizi. Durante le esercitazioni sperimentali di laboratorio potranno familiarizzare con i metodi e gli strumenti descritti a lezione; potranno progettare e realizzare nuovi strumenti di misura automatici a micro-controllore combinando l'uso dell'ambiente LabView con la scheda Arduino e altri componenti a basso costo. All'inizio del corso verrà fornito un simulatore di laboratorio virtuale appositamente realizzato e verrà suggerito l'uso di un semplice kit di componenti costituito da una scheda Arduino, sensori e componenti discreti vari; attraverso questi strumenti gli studenti potranno svolgere e approfondire parte delle esperienze di laboratorio anche a distanza, in autonomia o in gruppo.
This course aims to provide students with the basics of metrology, necessary for the correct design and analysis of measurement systems. Through theoretical lessons students will learn how to use the main methods and instruments for the measurement of electrical quantities; students will learn to design and implement automatic measurement systems, using the environment LabView and the micro-controllers of the Arduino platforms; they will learn the calibration process and the traceability assurance according to the international organisation of metrology. During practical lessons they will learn how to correctly use the models for the uncertainty estimation by carrying out theoretical exercises. During laboratory experiments students will familiarise with some of the methods and the instruments analysed during the theoretical lessons; students will design and create new automatic measurement instruments by combining the LabView environment with the Arduino board and other low cost components. At the beginning of the course, a specifically designed laboratory simulator will be provided along with a list of low cost components, including an Arduino board, several sensors and discrete components; by means of this equipment students will be able to carry out and expand most of the laboratory experiments even remotely, autonomously or in group.
- Conoscere l’organizzazione internazionale della metrologia ed il Sistema Internazionale (SI) delle unità di misura. - Conoscere i fondamenti della misurazione e le regole di propagazione dell’incertezza. - Conoscere il principio di funzionamento, le potenzialità e i limiti dei principali strumenti di misurazione di grandezze elettriche, con particolare riferimento alle loro caratteristiche metrologiche. - Conoscere i principali metodi di misurazione diretti e indiretti di grandezze elettriche. - Essere in grado di stimare l'incertezza di una misurazione e comunicarla in modo corretto. - Essere in grado di scegliere lo strumento ed il metodo di misurazione più adatto ad una specifica applicazione, garantendo la riferibilità delle misure ottenute. - Essere in grado di sviluppare ed analizzare un sistema di misura automatico a micro-controllore.
- know the international organisation of metrology and the international system of units (SI). - know the basics of measurement science and the rules for the uncertainty estimation and propagation. - know the operating principle, capabilities and limits of the main instruments for electrical quantities, with particular focus on their metrological performance. - know the main measurement methods for electrical quantities. - be able to estimate and correctly communicate the measurement uncertainty. - be able to choose the most suitable instrument and measuring method for a specific application, assuring the measurement traceability. - be able to develop and analyse an automatic micro-controller based measurement system.
- Concetti fondamentali di analisi matematica, fisica, informatica, teoria della probabilità, statistica e teoria dei segnali. - Concetti fondamentali di analisi spettrale di segnali continui e campionati. - Concetti fondamentali di elettronica digitale, logica combinatoria e sequenziale. - Analisi di reti elettriche in corrente continua e alternata, analisi del transitorio di circuiti elettrici e della funzione di trasferimento in regime sinusoidale.
- Basics of mathematics, physics, informatics, probability, statistics and signal theory. - Basics of spectral analysis of continuous and sampled signals. - Basics of digital electronics, combinational and sequential logic. - Basics of electrical networks in direct and alternate current; basics of the transient analysis of electrical circuits and of the transfer functions in the frequency domain.
- Organizzazione internazionale della metrologia e Sistema Internazionale (SI) delle unità di misura. Cenni alla riferibilità delle misure e alla taratura della strumentazione (3.0 ore in aula). - Multimetri digitali: architettura; caratteristiche del circuito di ingresso; misure in continua; misure in alternata: valore efficace e valor medio, misuratori a campionamento, modalità di conversione AC/DC (convertitori analogici ed elettro-termici), caratteristiche metrologiche; misure di resistenza (a 2 e a 4 morsetti); esempio di specifiche di multimetri digitali commerciali (6.0 ore in aula + 6.0 ore in laboratorio). - Strumenti per la misurazione di frequenza e intervalli di tempo. Analizzatori di stati logici (4.5 ore in aula). - Caratteristiche metrologiche dei convertitori A/D (di tipo spot e ad integrazione) maggiormente impiegati negli strumenti di misura (3.0 ore in aula). - Oscilloscopio digitale a campionamento: schema a blocchi e principio di funzionamento; campionamento e problemi di aliasing; campionamento in tempo reale e tempo equivalente; modalità di acquisizione (4.5 ore in aula). - Il modello probabilistico per la stima dell’incertezza di misura: termini e definizioni, metodi di valutazione di categoria A e di categoria B, metodi a lettura singola e a letture ripetute, propagazione dell’incertezza nei metodi di misurazione diretti e indiretti, dipendenza statistica (6.0 ore in aula) - Affidabilità: termini e definizioni; classificazione dei guasti; modelli di tasso di guasto; analisi di affidabilità per componenti e sistemi non riparabili e riparabili. Esempi numerici (4.5 ore in aula). - Ambiente LabVIEW, piattaforma Arduino e sviluppo di sistemi di misura automatici e a micro-controllore (12.5 ore in aula + 21 ore in laboratorio). - Esercitazioni in aula (calcolo incertezze, affidabilità) (9.0 ore in aula)
- International organisation of metrology and international system of units (SI). Traceability assurance and calibration process. Basic of measurement traceability and calibration of measurement devices (3 hours of class). - Digital multimeters: architecture; characteristics of the input stage; direct current measurement; alternate current measurements: mean and rms values, sampling devices, AC/DC converters (analog and electro-thermal), metrological performance; resistance measurements (two and four wires); example of metrological performance of commercial multimeters (6 hours of class + 6 hours of laboratory). - Instruments for frequency and time measurement. Logic analyser (4.5 hours of class). - Metrological characteristics of A/D converters (spot and integration based converter) usually employed in measurement devices (3 hours of class) - Digital storage oscilloscope: architecture; working principle; sampling and aliasing; real-time and equivalent-time sampling strategies; acquisition modes (4.5 hours of class). - Probabilistic approach to the uncertainty estimation: terms and definitions, type-A and type-B evaluation of uncertainty, single and multiple reading methods, uncertainty propagation in direct and indirect measurements, statistical correlation (6 hours of class). - Reliability: terms and definitions; failure classification; failure rate models; reliability analysis for repairable and non-repairable components and systems; numerical examples (4.5 hours of class). - LabVIEW and Arduino platforms; development of automatic micro-controller based measurement systems (12.5 hours + 21 hours of laboratory). - Practical lessons (uncertainty and reliability computation) (9 hours of class)
Lezioni in aula (circa 44 ore). Esercitazioni in aula (circa 9 ore) sulla stima dell’incertezza, sull’analisi delle prestazioni metrologiche e dell’affidabilità di sistemi di misura. Esercitazioni in laboratorio (circa 27 ore): misurazione tramite metodo di confronto; uso dell’oscilloscopio digitale: esempio di configurazioni corrette e non corrette, uso delle modalità di acquisizione con segnali ripetitivi, non ripetitivi e digitali; uso dell’analizzatore di stati logici; sistemi automatici di misura gestiti tramite LabVIEW; sviluppo, realizzazione e caratterizzazione metrologica di strumenti di misura a micro-controllore basati su Arduino, come ad esempio: frequenzimetri, voltmetri, ohmmetri, termometri, capacimetri e oscilloscopi digitali. Gli studenti che frequenteranno i laboratori potranno redigere una relazione di gruppo sulle attività di laboratorio, che potrà essere valutata ai fini del voto finale.
Theoretical lessons (about 44 hours). Practical lessons (about 9 hours) consisting of examples of uncertainty and reliability estimation, and of analysis of measurement systems. Laboratory experiments (about 27 hours): measurement by comparison; digital storage oscilloscope: example of correct and wrong use, acquisition modes for repetitive and single-shot signals; logic analyser; automatic measurement systems controlled by means of LabVIEW; development, realisation and metrological characterisation of micro-controlled based measurement systems based on Arduino, such as: frequency meters, voltmeters, ohmmeters, thermometers, capacimeters, and digital oscilloscopes. Students who will attend laboratory lessons can write a technical report on their laboratory activities, which can be evaluated with a score that will contribute to the final exam mark.
A. Carullo, U. Pisani, A. Vallan: Fondamenti di misure e strumentazione elettronica, Ed. CLUT Torino, 2006. U. Pisani: Misure Elettroniche – Strumentazione elettronica di misura, Ed. Politeko, Torino, 1999. G. Zingales: Misure Elettriche, UTET, Torino, 1992. S. Rabinovich: Measurement Errors - Theory and Practice, American Institute of Physics, New York, 1995.
A. Carullo, U. Pisani, A. Vallan: Fondamenti di misure e strumentazione elettronica, Ed. CLUT Torino, 2006. U. Pisani: Misure Elettroniche – Strumentazione elettronica di misura, Ed. Politeko, Torino, 1999. G. Zingales: Misure Elettriche, UTET, Torino, 1992. S. Rabinovich: Measurement Errors - Theory and Practice, American Institute of Physics, New York, 1995.
Modalità di esame: Prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus);
L'esame finale ha l’obiettivo di verificare il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi: la conoscenza degli argomenti trattati a lezione verrà verificata attraverso domande di teoria, mentre le capacità di analisi e sviluppo attese verranno verificate attraverso la risoluzione di problemi; l’esame finale consiste quindi in una prova scritta della durata di 2 ore, composta da due parti. La prima parte, richiede la risoluzione di due problemi di analisi dell’incertezza e di sviluppo di un sistema di misura (10 punti per problema). La seconda parte consiste in 4 domande o semplici esercizi a risposta aperta (3 punti per domanda) su tutti gli argomenti trattati a lezione. Il punteggio massimo è di 32/30 a cui corrisponde 30 e lode. La valutazione si basa sulla correttezza dei risultati e sulla capacità di scegliere e applicare i metodi e gli strumenti appropriati nei problemi pratici proposti. Lo studente che avrà raggiunto nella prova scritta un punteggio minimo di 18/30 potrà usufruire della valutazione della relazione di laboratorio, che potrà incrementare il voto finale fino ad un massimo di 6/30. La relazione di laboratorio avrà validità di un anno. Durante la prova scritta non è possibile consultare testi o appunti. Il docente si riserva di procedere a una valutazione orale in caso di dubbi o problemi relativi alla prova scritta e/o alla relazione di laboratorio. Per lo svolgimento dell'esame a distanza verrà utilizzata la piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus); il compito potrà essere svolto direttamente al PC oppure su fogli di carta, che dovranno essere fotografati con la webcam del computer e allegati nella finestra dalla piattaforma.
Exam: Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus);
The final examination aims to check the expected learning outcomes: the expected knowledge will be mainly tested through theoretical questions, while numerical problems will aim to test the expected capability to analyse and develop a given measurement system; the final examination is a written test (2 hours) made up of two parts: the former consists of 2 problems on uncertainty analysis and on development of measurement systems (max score 10/30 each); the latter consists in 4 questions with open answers or short exercises (max score 3/30 each). The evaluation is based on the correctness of the results and on the capability of selecting and employing suitable methods and instruments in the given practical problems. The maximum score is 32/30, which corresponds to 30 cum laude. Students who reach at least the score of 18/30 in the written test can obtain an additional score related to the evaluation of the laboratory report up to a maximum score of 6/30. The laboratory report will be valid within for one year. During the examination students are not allowed to read books or notes. The teacher reserves the right to orally question students in the case of doubts or problems related to the written exam and/or to the laboratory report. For online examination, the Polito Exam platform integrated with proctoring tools (Respondus) will be used; the test can be carried out either on the PC or on sheets of paper, which must be photographed by means of the computer's webcam and attached in the platform window.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus);
L'esame finale ha l’obiettivo di verificare il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi: la conoscenza degli argomenti trattati a lezione verrà verificata attraverso domande di teoria, mentre le capacità di analisi e sviluppo attese verranno verificate attraverso la risoluzione di problemi; l’esame finale consiste quindi in una prova scritta della durata di 2 ore, composta da due parti. La prima parte, richiede la risoluzione di due problemi di analisi dell’incertezza e di sviluppo di un sistema di misura (10 punti per problema). La seconda parte consiste in 4 domande o semplici esercizi a risposta aperta (3 punti per domanda) su tutti gli argomenti trattati a lezione. Il punteggio massimo è di 32/30 a cui corrisponde 30 e lode. La valutazione si basa sulla correttezza dei risultati e sulla capacità di scegliere e applicare i metodi e gli strumenti appropriati nei problemi pratici proposti. Lo studente che avrà raggiunto nella prova scritta un punteggio minimo di 18/30 potrà usufruire della valutazione della relazione di laboratorio, che potrà incrementare il voto finale fino ad un massimo di 6/30. La relazione di laboratorio avrà validità di un anno. Durante la prova scritta non è possibile consultare testi o appunti. Il docente si riserva di procedere a una valutazione orale in caso di dubbi o problemi relativi alla prova scritta e/o alla relazione di laboratorio. Nel caso di esame a distanza, verrà utilizzata la piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus); il compito potrà essere svolto direttamente al PC oppure su fogli di carta, che dovranno essere fotografati con la webcam del computer e allegati nella finestra dalla piattaforma.
Exam: Written test; Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus);
The final examination aims to check the expected learning outcomes: the expected knowledge will be mainly tested through theoretical questions, while numerical problems will aim to test the expected capability to analyse and develop a given measurement system; the final examination is a written test (2 hours) made up of two parts: the former consists of 2 problems on uncertainty analysis and on development of measurement systems (max score 10/30 each); the latter consists in 4 questions with open answers or short exercises (max score 3/30 each). The evaluation is based on the correctness of the results and on the capability of selecting and employing suitable methods and instruments in the given practical problems. The maximum score is 32/30, which corresponds to 30 cum laude. Students who reach at least the score of 18/30 in the written test can obtain an additional score related to the evaluation of the laboratory report up to a maximum score of 6/30. The laboratory report will be valid for one year. During the examination students are not allowed to read books or notes. The teacher reserves the right to orally question students in the case of doubts or problems related to the written exam and/or to the laboratory report. In the case of online examination, the Polito Exam platform integrated with proctoring tools (Respondus) will be used; the test can be carried out either on the PC or on sheets of paper, which must be photographed by means of the computer's webcam and attached in the platform window.


© Politecnico di Torino
Corso Duca degli Abruzzi, 24 - 10129 Torino, ITALY
Contatti