ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| LABORATORIO DI STRUMENTAZIONE | ING-INF/07 | LABORATORI | 60 |
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Il corso si propone di introdurre la strumentazione di base, i sensori, i trasduttori e i metodi di misura per misurazioni elettriche e termiche.
The course aims to introduce basic instrumentation, sensors, transducers and measurement methods for electrical and thermal measurements.
La verifica delle conoscenze avverrà attraverso una prova orale.
The knowlegde verification will be through an oral test.
Lo studente avrà acquisito la capacità di utilizzare alcuni strumenti di base.
The student will acquire the ability to use some basic measuring instruments.
Durante la prova d’esame saranno valutate le conoscenze dello studente sugli strumenti di misura e sulle modalità con cui effettuare le prove sperimentali.
During the final test, the student's knowledge on measuring instruments and on experimental test performing will be evaluated.
Lo studente potrà acquisire familiarità con gli strumenti di misura e i risultati sperimentali delle misurazioni.
The student will become familiar with the measuring instruments and the experimental results.
Durante la prova d’esame sarà verificata la capacità dello studente di saper valutare i parametri di influenza della catena di misura.
During the final test, the student's ability to evaluate the influence parameters of the measurement chain will be verified.
Conoscenze di analisi, fisica generale e misure.
Knowledge of analysis, physics and measurements.
Lezioni frontali ed esercitazioni sperimentali.
Frontal and laboratory lessons
Introduzione alla metrologia - Sistema internazionale delle unità di misura (SI) - Campioni di misura - Taratura di uno strumento di misura - Cifre significative - Incertezza di misura - Errori casuali e sistematici - Incertezza di categoria A - Incertezza di categoria B - Incertezza composta e estesa - Teorema del limite centrale - Metodo Monte Carlo
Curva caratteristica di uno strumento di misura - Specifiche statiche e dinamiche di uno strumento di misura - Metodo minimi quadrati per la stima della curva di taratura - Catena di misura
Teorema del campionamento - Condizione di Nyquist - Trasformata discreta di Fourier - Effetto Leakage
Convertitore Analogico/Digitale - Quantizzazione e codifica - Risoluzione - Codifica di segnale unipolari e bipolari - Errore di offset - Errore di guadagno - Errore di non linearità integrale e differenziale - Codici mancanti - Effective Number of Bit (ENOB) - Signal to Noise and Distortion Interference (SINAD)
Multimetro digitale - Principio di funzionamento - Misure di resistenza a due e quattro fili - Metodo voltamperometrico - Valutazione e compensazione dei consumi strumentali
Oscilloscopio digitale - Circuiti di condizionamento - Accoppiamento - Attenuatore compensato - Memoria di acquisizione e circuito di trigger - Campionamento in tempo reale e in tempo equivalente - Sonda attenuatrice compensata - Misure di sfasamento tra due segnali - Figure di Lissajous
Misure di frequenza - Analizzatore di spettro a scansione - Sintonia fissa e variabile - Analizzatori di spettro in tempo reale - Analizzatori FFT – Analisi componenti armoniche
Misure di temperatura - Scala di temperatura - Termometri bimetallici - Termometri a colonna di liquido - Termoresistenze - Termistori - Termocoppie
Misure di deformazione - Estensimetri a resistenza elettrica - Gauge Factor - Estensimetri a filo, fotoincisi, a semiconduttore - Misure di azzeramento e di deviazione con ponte di Wheatstone - Compensazione effetti della temperatura con configurazione a mezzo ponte - Ponte intero
Misure di pressione - Manometri a colonna di liquido - Manometri a soffietto - Manometri a capsula - Manometri a membrana - Manometro Bourdon - Manometri a trasduttore elettrico
Misure di umidità – Igrometri meccanici a capello – Igrometri resistivi, capacitivi e a variazione di impedenza – Psicrometro
Problemi di compatibilità elettromagnetica nelle misure – Collegamenti a massa – Accoppiamenti induttivi e capacitivi di disturbo
Misure di corrente – Resistenza shunt - Bobina di Rogowski - Sensori di corrente ad effetto Hall
Introduction to metrology - International system of units (SI) – Practical realization of units Measurement instrument calibration - Significant figures - Measurement uncertainty - Random and systematic errors - Category A uncertainty - Category B uncertainty – Composed and expanded uncertainty - Central limit theorem - Monte Carlo method
Characteristic curve of a measuring instrument - Static and dynamic specifications of a measuring instrument - Least square method for estimating the calibration curve - Measurement chain
Sampling theorem – Nyquist condition – Discrete Fourier Transform – Leakage effect
Analogic to digital converter – Quantization and coding – Resolution – Unipolar and bipolar signal coding – Offset error – Gain error – Integral and differential non linearity error – Missing codes - Effective Number of Bit (ENOB) - Signal to Noise and Distortion Interference (SINAD)
Digital multimeter – Working principle – Two-wire and four-wire resistance measurements - Voltamperometric method - Evaluation and compensation of instrumental consumption
Digital oscilloscope - Conditioning circuit – Coupling – Compensated attenuator – Acquisition memory and trigger circuit – Real time and equivalent time sampling – Compensated attenuator probe - Phase difference measurements – Lissajous curves
Frequency measurements – Spectrum analyzer – Fixed and variable tuning – Real time spectrum analyzer – FFT analyzer – Analysis of harmonics
Temperature measurements - Temperature scale - Bimetallic thermometers - Liquid column thermometers - Thermoresistances - Thermistors - Thermocouples
Deformation measurements - Electrical resistance strain gauges - Gauge Factor – Wire strain gauges – Foil strain gauges - Semiconductor strain gages - Wheatstone bridge measurements - Temperature compensation with half bridge configuration - Full bridge
Pressure Measurements - Liquid column Gauges - Bellows pressure gauges - Capsule element pressure gauges - Diaphragm pressure gauges - Bourdon pressure gauge - Electrical transducer pressure gauges
Humidity measurements – Hair tension hygrometers – Resistive and Capacitive hygrometers – Aluminum Oxide hygrometers – Psychrometer
EMC problems in measurements - Ground connections – Interference inductive and capacitive coupling
Current measurements - Shunt resistance - Rogowski coil - Hall effect sensors
Prova orale
Oral text
