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Misure elettriche

04BSNLX

A.A. 2019/20

2019/20

Misure elettriche

Il corso intende fornire le informazioni di base per la corretta gestione di un generico processo di misurazione e per l'impiego della strumentazione di misura di grandezze elettriche in bassa frequenza. Per la gestione di un processo di misurazione si farà riferimento al quadro normativo ed agli accordi internazionali relativi all'organizzazione internazionale della metrologia ed all'espressione dell'incertezza di misura. La parte relativa alla misurazione di grandezze elettriche in bassa frequenza comprenderà lezioni in aula ed esercitazioni sperimentali volte a familiarizzare con metodi e strumenti descritti a lezione.

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This course is designed to give students the basic notions regarding the correct management of a measurement process and on the use of the instruments employed for low frequency measurements. The measurement management will be described according to the international framework and to the accepted rules for the expression of uncertainty in measurements. The section related to the measurement of low frequency electrical quantities is based on teaching lessons in classroom and experimental activity in laboratory to get used to the described measurement techniques and instruments.

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Il principale obiettivo del corso consiste nel rendere gli allievi in grado di progettare correttamente un processo di misurazione e presentare i risultati di misura. Questa abilità sarà acquisita dagli studenti con l’applicazione sperimentale della teoria in esercitazioni di laboratorio in cui saranno realizzati semplici processi di misura impiegando strumentazione descritta a lezione. Alla fine del corso gli studenti dovranno essere in grado di progettare un sistema di misura scegliere gli strumenti e calcolare le incertezze finali

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Main course goal is to train students to design and run a correct measurement process by using instrumentation available off the shelf and to present the measurement results. Such a capability will be obtained by means of an experimental application of the theoretical studies in laboratory. At course end students will be required to be able to design a ma securement system, choose the instruments and compute the final uncertainty

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Regole di base dei circuiti elettrici e funzionamento dei principali componenti elettronici analogici e numerici; regole di derivazione di funzioni; elementi di base di probabilità e statistica; elementi di fisica, elementi di analisi matematica.

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Basics of electric circuits and of the operating principles of analog and digital components. Basic math with capability of studying functions and preform derivatives, basics on probability and statistics, basic of physics.

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Organizzazione internazionale della metrologia e sistema SI. Riferibilità e taratura della strumentazione. Misurazioni dirette ed indirette (6h) Incertezza di misura nelle misure dirette ed indirette: modello deterministico e modello probabilistico (6 h). Caratterizzazione metrologica di un dispositivo per misurazione. Verifica metrologica della strumentazione ed assicurazione della qualità (3h) Cenni ai convertitori A/D paralleli, ad approssimazioni successive ed a integrazione, generalità sul teorema del campionamento e sulla stima di grandezze elettriche in alternata a partire da segnali campionati. (6 h). Schema a blocchi, struttura ed uso degli oscilloscopi digitali (3 h). Principi di funzionamento degli strumenti analogici elettromeccanici in corrente continua ed alternata e degli strumenti digitali per misurazione di grandezze continue ed alternate (6 h) Misurazione di energia e potenza in sistemi elettrici monofase e trifase (3 h). Cenni ai trasformatori di misura, caratteristiche, prestazioni e applicazioni (3 h).

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SI and international metrology organization. Instrument traceability and calibration. Direct and indirect measurements (6h) Measurement uncertainty in direct and indirect measurements: deterministic and probabilistic models (6 h). Metrological characterization of an instrument. Quality assurance and metrological calibration and calibration check (3h) Basics on A/D converters (parallel, successive approximation, integrating converters) Sampling theorem and AC signal estimation based on sampled quantities. (6 h). Block scheme and structure of digital oscilloscopes (3 h). Working principle of mechanical analog instrumentation for DC and AC quantities. Working principle of digital instrumentation for AC and DC measurements (6 h) Energy and power measurements in single-phase and three-phase systems (3 h). Introduction to measuring transformers: characteristics, rated performance and applications (3 h).

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Lezioni teoriche 36h Esercitazioni in aula sulla stima dell'incertezza (3 h) Esercitazioni in laboratorio: Misurazione di resistenza in corrente continua. Misura di resistenza di basso valore a quattro morsetti, stima dell’incertezza (3h) Esercitazione sull'uso dell'oscilloscopio (6 h) Esercitazioni d'uso di strumenti analogici e digitali per la misurazione di grandezze continue ed alternate (6 h) Misurazioni in corrente alternata: impedenza e potenza in regime monofase e trifase (6 h).

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Theory lessons 36h Hand on activity on uncertainty evaluation (3 h) Practical activities in laboratory: DC resistance measurements, 4 wire resistance measurement, uncertainty evaluation (3h) Oscilloscope use (6 h) Analog and digital instrument use for the measurement of simple AC and DC electrical quantities (6 h) AC measurements: impedance and power measurements for single-phase and three-phase systems (6 h).

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Testi (in italiano) A. Carullo, U. Pisani, A. Vallan, "Fondamenti di misure e strumentazione elettronica', Edizioni C.L.U.T." Torino, 2006 G. Zingales, "Misure Elettriche - Metodi e Strumenti", UTET Libreria, Torino, 1986 L.D. Jones, A.F. Chin, "Electronic Instruments and Measurements", second edition, Englewood Cliffs Prentice-Hall, 1991 Dispense per l'esecuzione delle esercitazioni di laboratorio.

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Books (in Italian) A. Carullo, U. Pisani, A. Vallan, "Fondamenti di misure e strumentazione elettronica', Edizioni C.L.U.T." Torino, 2006 G. Zingales, "Misure Elettriche - Metodi e Strumenti", UTET Libreria, Torino, 1986 L.D. Jones, A.F. Chin, "Electronic Instruments and Measurements", second edition, Englewood Cliffs Prentice-Hall, 1991 Dispense per l'esecuzione delle esercitazioni di laboratorio.

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Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

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Prova scritta contenente un problema di progetto di un sistema di misura con valutazione dell’incertezza e quattro domande a risposta aperta su tutti gli argomenti del corso per un totale di 33/30 punti, corrispondenti alla votazione di 30 e lode. Durante la prova scritta non possono essere consultati appunti e/o libri Valutazione opzionale delle relazioni relative alle esercitazioni esclusivamente per coloro che raggiungono la sufficienza nella prova scritta ed esclusivamente nella prima sessione di esame (due date) al termine del corso. Le relazioni da valutare devono essere consegnate prima dell’inizio dell’esame scritto. La eventuale valutazione delle relazioni consente di aggiungere un massimo di 4/30 alla votazione finale. Esclusivamente a richiesta del docente ed esclusivamente dopo la valutazione della prova scritta e delle eventuali relazioni, esame orale

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Exam: Written test;

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Written test composed of a project of a measuring system with uncertainty evaluation and four questions with open answers on all the course topics. The total score of the written test is 33/30 corresponding to the mark of 30 cum laude. During the written test no books and or other written material can be used. Optional evaluation of written reports regarding the practical activities only for students reaching at least 18/30 in the written test and only during the first exam session (two dates) after to end of the course. The reports to be evaluated must be given to the teacher before starting the written test. The optional evaluation let students to add a maximum of 4 points to the final mark. Only at teacher request and only after written test evaluation and possible evaluation of the written report, oral examination.

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