L'insegnamento riguarda la moderna strumentazione per la misurazione di grandezze fisiche e ha lo scopo di fornire agli allievi le nozioni di base per la corretta progettazione di un sistema di misura e di svolgere in autonomia l’analisi quantitativa delle prestazioni. Particolare enfasi sarà data alla misurazione di grandezze utili in ambito biomedicale. L'insegnamento comprende lezioni in aula ed esercitazioni sperimentali di laboratorio dove si utilizzeranno gli strumenti e i sensori descritti a lezione e si realizzeranno e caratterizzeranno semplici, ma completi, sistemi di misura automatici.

I risultati attesi riguardano la conoscenza della struttura e del principio di funzionamente di strumentazione elettronica e di sensori per grandezze fisiche, la capacità di analisi e di progetto di circuiti condizionamento per sensori e sistemi di acquisizione, il calcolo dell’incertezza di misura, l’analisi e la correzione di errori sistematici. Lo studente dovrà poi essere in grado di analizzare le specifiche di strumenti e di sensori commerciali e di operare scelte progettuali volte ad ottenere le migliori prestazioni dal punto di vista misuristico. Lo studente imparerà quindi ad impiegare in modo consapevole la strumentazione di laboratorio e ad analizzare in modo critico le prestazioni del sistema realizzato.

Elettrotecnica, fisica II, elettronica.

Fondamenti di misura o Motivazioni. Definizione di misura. I metodi di misura. Incertezza e errore. Misurazioni dirette ed indirette. Incertezza di misura con il modello deterministico. Incertezza strumentale (indice di classe e formula bionomia), di lettura, intrinseca. Propagazione di incertezza nelle misure indirette Strumentazione e metodi o Strumentazione elettromeccanica di base, voltmetri e amperometri. Incertezze ed effetti sistematici. o Richiami sui principi della conversione analogico/digitale e sui convertitori A/D parallelo, ad approssimazioni successive e a integrazione. Errori di risoluzione, offset guadagno e linearità. Absolute accuracy. o Misurazione di segnali alternati. Convertitori ac-dc a singola e doppia semionda, di picco, a vero valore efficace. o Multimetri numerici. Funzioni: tensione continua, corrente continua, tensione alternata, resistenza a due e quattro morsetti, frequenza. o Schede di acquisizione dati. Struttura, acquisizione multi-canale, modalità di acquisizione (riferita, differenziale, single ended) o Cenni sull’ambiente di sviluppo Labview Sensori o Caratteristiche e principali principi fisici di funzionamento o Sensori di temperatura: resistivi, termocoppie, , pirometri, elettronici o Sensori di forza: estensimetri, celle di carico, piezoelettrici o Sensori di spostamento: trasformatori lineari, potenziometri, ottici o Sensori di accelerazione e di umidità Laboratorio L’elenco è indicativo e potrà subire variazioni 1. uso di strumentazione di base di laboratorio 2. Uso di voltmetri e amperometri analogici e numerici 3. Uso di Labview 4. Termometro con Pt100 (misure accurate di temperatura e analisi dell’incertezza) 5. Termometro con NTC (misure in condizioni dinamiche) 6. Termometro con termocoppie e sensori elettronici (compensazione giunto di riferimento e uso di amplificatori da strumentazione) 7. Misurazione di forza in condizioni statiche e dinamiche con celle di carico

Lezioni in aula 45 ore e esercitazioni di laboratorio 15 ore da svolgere in gruppo o singolarmente. È richiesta la stesura di brevi relazioni di laboratorio quindi la frequenza dei laboratori è obbligatoria.

Dispense, esercizi e temi d’esame a cura del docente. Ai fini dell’apprendimento è importante seguire sia le lezioni in aula sia le esercitazioni di laboratorio. A. Carullo, U. Pisani, A. Vallan, 'Fondamenti di misure e strumentazione elettronica', Edizioni C.L.U.T. ' Torino, 2006

Slides;

E' possibile sostenere l’esame in anticipo rispetto all’acquisizione della frequenza

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Elaborato scritto prodotto in gruppo;

Exam: Written test; Optional oral exam; Group essay;

... L’esame è scritto, integrato con la valutazione delle relazioni di laboratorio. La prova orale è facoltativa. La prova scritta è volta ad accertare la conoscenza degli argomenti trattati a lezione, a valutare la capacità di analizzare e calcolare l'incertezza di misura, di calcolare le prestazioni attese da sensori e relativi circuiti di condizionamento, di analizzare i manuali di strumenti e sensori e di progettare i sistemi di misura contenenti i sensori descritti a lezione. La prova scritta è composta di 10 quesiti a risposta aperta riguardanti esercizi e/o argomenti di teoria. Il tempo a disposizione per lo svolgimento è di 1h e 45min. Il punteggio massimo è di 30/30. Durante la prova non si potranno consultare libri, slides o appunti. Gli studenti che superano la prova scritta con punteggio >=16/30 potranno sostenere una prova orale facoltativa. La prova orale verterà su tutto il programma. La prova orale comporta un incremento o una riduzione del voto della prova scritta fino a 5 punti. Il Docente si riserva la facoltà di chiedere una verifica orale dell’elaborato. Le relazioni “brevi” di laboratorio dovranno essere redatte in gruppo direttamente in laboratorio durante lo svolgimento dell’esercitazione e saranno consegnate per posta elettronica alla fine dell’esercitazione o entro la data comunicata dal docente. Sarà valutato sia il contenuto della relazione sia la presenza in laboratorio. Una singola assenza in laboratorio non comporta penalizzazioni. Il punteggio massimo assegnato alle relazioni è di punti 2 che saranno sommati al voto della prova scritta già eventualmente corretto in funzione della prova orale. Votazione finale Il voto sarà determinato come somma dei voti delle due prove scritte, della valutazione delle relazioni e del voto ottenuto durante la prova orale facoltativa. Per gli studenti che frequentano l’insegnamento integrato PDBP/Sensori e Misure per la Bioingegneria (01RAGMV) il voto finale sarà determinato come descritto nella parte di scheda relativa al corso 01RAGMV. Per gli studenti che frequentano il solo corso Sensori e Misure per la Bioingegneria (01PORMV) il voto finale sarà sarà approssimato all’intero più vicino. Superando il punteggio di 30,5 allo studente sarà assegnata la lode.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.