CdSBIONICS ENGINEERING
Codice1080I
CFU6
PeriodoSecondo semestre
LinguaItaliano
Moduli | Settore/i | Tipo | Ore | Docente/i | |
METHODS AND TECHNIQUES OF MEASUREMENT AND DATA ANALYSIS | ING-INF/06 | LEZIONI | 60 |
|
Il corso mira a familiarizzare gli studenti con metodi e tecniche di largo impiego nello sviluppo di dispositivi per la misura di quantità fisiche ed elettriche, in applicazioni bioniche. Gli studenti saranno esposti, nella presentazione di un sistema di misura, a un approccio orientato al sistema, piuttosto che al dispositivo, con considerazioni multi-disciplinari riguardanti, elettronica, teoria dei sistemi, teoria dei segnali (digital signal processing, DSP), statistica e teoria della probabilità. In ragione della grande rilevanza delle catene di misura computer-based, particolare rilievo avranno la presentazione e la discussione di svariate tecniche DSP (tra le quali, filtraggio, simulazione, integrazione e differenziazione numeriche, interpolazione).
The course is intended to introduce students to several methods and techniques that are widely considered in the development of equipment for measuring physical and electrical variables in bionic applications. Rather than to a device-oriented approach, the students will be exposed to a system-oriented approach to the theory and practice of bionic measurement systems, cutting across several disciplines, including electronics, systems theory, digital signal processing (DSP), statistics and theory of probability. Because of their relevance in computer-based measurement chains, emphasis will be given in particular to the presentation and discussion of several DSP techniques (among them, filtering, simulation, numerical integration and differentiation, interpolation).
Il principale criterio per valutare la conoscenza acquisita dagli studenti è basato sulle interazioni tra docente e studenti, sistematicamente stimolate e raccolte durante le lezioni. I risultati di queste interazioni consentiranno al docente di monitorare il processo di consolidamento delle conoscenze all'interno della classe. Le interazioni saranno alimentate anche attraverso l'assegnazione di compiti a casa, la soluzione dei quali sarà oggetto di discussione nel corso di successive lezioni.
The main criterion for assessing knowledge acquired by students is based on eliciting sistematically interactions between the teacher and students at lecture time. The results of this interaction will allow the teacher to monitor the process of consolidation of the knowledge throughout the class. These interactions will be further fostered by providing students with home assignments, the solution of which will be discussed during successive lectures.
Al termine del corso lo studente saprà:
- leggere e interpretare le principali specifiche metrologiche dei trasduttori e dispositivi elettronici discussi a lezione per la realizzazione di sistemi di misura;
- applicare tecniche analitiche ai dati di misura;
- applicare metodi statistici per la quantificazione dell’incertezza di misura
- applicare correttamente le regole per riportare i risultati di misura;
- orientarsi con spirito critico nella letteratura scientifica riguardante eminentemente attività sperimentali a carattere misuristico nell’ambito bionico.
Upon completion of the course, the students will be able to:
- read and understand properly the main metrological specs of the transducers and electronic devices, at least those considered throughout the course;
- apply analytical techniques to measurement data;
- apply statistical methods to quantify the measurement uncertainty;
- apply correctly the rules for measurement results' reporting;
- exhibit critical thinking skills as for the review of the scientific literature where experimental activities oriented to bionic measurements are of primary relevance.
Lo strumento più importante per la verifica delle capacità apprese consiste nella prova d'esame finale. Durante il corso, il docente proporrà semplici domande agli studenti per verificare le loro capacità di fare propri i concetti teorici e per la loro applicazione corretta in scenari di interesse pratico.
Grande attenzione sarà rivolta a valutare il grado di dominio di un linguaggio tecnico appropriato da parte degli studenti, e a valutare la loro capacità di impiegare la conoscenza in modo critico. Questo sarà valutato anche attraverso la capacità di formalizzazione matematica dei problemi posti che gli studenti potranno evidenziare, soprattutto durante la prova d'esame finale.
The most important tool for assessing developed skills consists of the final examination. During the course, the teacher will propose simple questions to students for verifying their capabilities to master the theoretical concepts and applying them into practical scenarios.
Great attention is to probe students for their ability to correctly use the technical language, and for their ability to master, in a mindful way, the methodological knowledge acquired during the course. This will be revealed also by their ability to develop mathematical formalizations to the various problems of interest, especially during the exam.
Gli studenti acquisiranno la capacità di:
- comprendere l’adeguatezza di uno specifico trasduttore (dispositivo di misura), rispetto alle specifiche di accuratezza di una determinata applicazione;
- selezionare i metodi e principi di misura più idonei per l’esecuzione di semplici attività sperimentali, in considerazione dei vincoli progettuali esistenti.
Students will gain the capability to:
- understand the suitability of a specific transducer, or measurement system, given the accuracy performance requirements of applications at hand;
- select methods and measurement principles based on their potential to meet the constraints in the execution of simple experimental activities.
Le modalità di verifica dei comportamenti saranno essenzialmente basate sulle interazioni tra studenti e docente, particolarmente durante le ore di lezione, quando il processo di acquisizione e consolidamento della conoscenza potrà essere adeguatamente monitorato.
Assessment criteria of behaviors will be essentially based on the interactions between students and teacher. These interactions are particularly valuable during the teaching hours, when the process of knowledge acquisition and consolidation can be monitored on a lecture-by-lecture basis.
Non sono necessari particolari requisiti, oltre quelli disponibili a uno studente di ingegneria in possesso di laurea triennale, segnatamente in elettronica analogica, teoria dei (circuiti, segnali, probabilità, controlli).
Basic knowledge of analog electronics, and (circuit, signal, probability, control) theories, as they are available to engineering students at the undergraduate level.
Principali indicazioni metodologiche sono:
- Lezioni frontali, con ausilio di lucidi/slide/filmati
- Presentazione di script in MATLAB dal PC del docente (PC personali degli studenti suggeriti)
Disponibilità delle lezioni in formato elettronico (file pdf) sul sito http://www.bionicsengineering.it/Courses_PrivateArea, accessibile agli studenti; oltre alle lezioni saranno caricati anche articoli e capitoli di libro rilevanti.
Le interazioni tra studenti e docente avvengono anche mediante scambi e-mail o fissando degli appuntamenti, per ricevimenti e richieste di chiarimenti sugli argomenti del corso.
Lingua ufficiale del corso è l’inglese.
Information about the main teaching methods:
- Frontal lessons, with the help of transparencies/slides/video clips;
- MATLAB scripts will also be developed and commented, using the teacher's PC (personal PCs by students are recommended).
Lectures will be available in electronic format (pdf files) on the website http://www.bionicsengineering.it/Courses_PrivateArea, accessible by students; together with the lecture slides, selected papers and book chapters will be also uploaded in the website.
The interaction between students and teacher will also be via e-mail exchanges or by setting up appointments on request, for receptions and requests for clarification on topics dealt at lecture time.
English is the official language of the course.
Il corso coprirà le seguenti parti principali:
- concetti base dei metodi di misura (5 ore);
- comportamento dei sistemi di misura (5);
- dispositivi e misure elettriche analogiche (20);
- analisi dei segnali di misura (20);
- elementi base di probabilità e statistica per le misure (10).
The course covers the following main parts:
- basic concepts of measurement methods (5 hours);
- measurement systems behavior (5);
- analog electrical devices and measurements (20);
- measurement signal analysis (20);
- basics on probability and statistics for measurement (10).
La bibliografia di riferimento è la seguente:
- https://www.openintro.org/stat/ (statistics for dummies and beyond)
- Oppenheim A.V., Schafer R.W.: “Discrete-time signal processing”, Prentice-Hall
- Ott H.W.: “Noise reduction techniques in electronic systems”, John Wiley & Sons
- Pallás-Areny R., Webster J.G.: “Sensors and signal conditioning”, John Wiley & Sons
- Doebelin E.O.: “Measurement systems application and design”, McGraw Hill
- Klaassen K.B.: “Electronic measurement and instrumentation”, Cambridge University Press
- Van Putten A.F.P.: “Electronic measurement systems: theory and practice”, Prentice-Hall International
- Webster J.G. (ed.): “The measurement, instrumentation, and sensors”, CRC Press & IEEE Press
- Figliola R.S., Beasley D.E.: "Theory and design of mechanical measurements", John Wiley & Sons
The main bibliography is the following:
- https://www.openintro.org/stat/ (statistics for dummies and beyond)
- Oppenheim A.V., Schafer R.W.: “Discrete-time signal processing”, Prentice-Hall
- Ott H.W.: “Noise reduction techniques in electronic systems”, John Wiley & Sons
- Pallás-Areny R., Webster J.G.: “Sensors and signal conditioning”, John Wiley & Sons
- Doebelin E.O.: “Measurement systems application and design”, McGraw Hill
- Klaassen K.B.: “Electronic measurement and instrumentation”, Cambridge University Press
- Van Putten A.F.P.: “Electronic measurement systems: theory and practice”, Prentice-Hall International
- Webster J.G. (ed.): “The measurement, instrumentation, and sensors”, CRC Press & IEEE Press
- Figliola R.S., Beasley D.E.: "Theory and design of mechanical measurements", John Wiley & Sons
Non ci sono variazioni per studenti non frequentanti.
There are no variations for students that do not attend the course
L'esame è composto da una prova orale, che consiste in un colloquio tra il candidato e il docente; durante la prova orale potrà anche essere richiesto al candidato di risolvere problemi/esercizi scritti, davanti al docente.
La durata media del colloquio è 60 minuti.
La prova orale è superata se il candidato mostra di essere in grado di esprimersi in modo chiaro e di usare la terminologia corretta, oppure se il candidato è in grado di rispondere con padronanza e metodo alle osservazioni del docente.
La prova orale non è superata se il candidato mostrerà ripetutamente l'incapacità di mettere in relazione critica parti del programma e nozioni, dal cui collegamento dipende la possibilità di rispondere in modo corretto.
The exam is in oral format, being based on a dialogue-style interaction between students and the teacher; thoughout the exam, the students may be asked to solve simple problems/exercises in written format, in front of the teacher.
The average duration of the oral exam is 60 minutes.
The oral exam is successfully passed when the students show to be capable of thinking critically, using a proper and accurate technical language; or when the answers show a methodologically sound approach to the remarks by the teacher.
The oral exam fails, when the students show systematically a scarce capability of connecting together in a proper way parts of the course and concepts, from the connection of which correct answers will critically depend.
Il corso non è presente su piattaforme Moodle/Didawiki.
The course is not available on Moodle/Didawiki platforms.
Nessuna nota aggiuntiva.
No additional notes.