Misure elettroniche

Finalità

Vengono illustrati i principali problemi legati alla misurazione di grandezze elettriche. Viene inoltre analizzato il funzionamento degli strumenti di maggiore rilevanza nelle misure elettroniche.

Programma

Sistemi di unità di misura. Sistemi incoerenti e coerenti. Equazioni di coordinamento. Il Sistema Internazionale. Le grandezze fondamentale del S.I.. Storia dei campioni delle grandezze fondamentali. La situazione attuale.
Valutazione e presentazione dell'incertezza di misura Terminologia. Valutazioni di tipo A e di tipo B dell'incertezza di misura. Media aritmetica come stima del misurando, scarto tipo della media come stima dell'incertezza nel caso di valutazioni di tipo A. Legge di propagazione delle incertezze e valutazione dell'incertezza composta. Incertezza estesa e sua valutazione. Modo di presentare il risultato della misurazione.
Oscilloscopio. Principali funzioni di un oscilloscopio. Tecniche di sincronizzazione. Tubo a raggi catodici, cone elettronico, focalizzazione elettrostatica, sistema di deflessione, postaccelerazione, fosfori. Schema a blocchi di un oscilloscopio analogico. La base dei tempi. Base tempi ritardata. Oscilloscopi a multipla traccia. Schema a blocchi di un oscilloscopio digitale. Problemi di aliasing visti nel dominio del tempo e della frequenza. L'interpolazione. La cattura dei glitch. L' oscilloscopio campionatore. Modalità random repetitive sampling e sequential repetitive sampling.
Misure di tempo e frequenza. Il contatore elettronico convenzionale. Prestazioni. Sorgenti di errore. Il contatore reciproco. Miglioramento dell'accuratezza e della risoluzione nella misura di intervallo di tempo. I contatori per microonde con prescaler, con oscillatore a trasferimento e con conversione eterodina. Gli analizzatori nel dominio della modulazione.
Analizzatore di spettro. Analizzatori di spettro numerici a FFT: a singolo canale, multicanale e con ricevitore ad insegnamento con pre-sintonizzazione. Analizzatore di spettro a supereterodina: teoria delle operazioni, filtro IF, rilevatore logaritmico, filtro video, modi di rilevazione; specifiche; misure tipiche.
Misure di tensione e corrente in dc. Voltmetri elettronici analogici. Voltmetro a chopper; potenziometro di Kelvin-Varley. Voltmetri elettronici numerici: Convertitori A/D (ampiezza-tempo; a semplice rampa; a gradinata; a doppia rampa e multirampa; tensione-frequenza; ad approssimazioni successive); il condizionamento del segnale. Shunt; pinza ampermetrica.
Misure di tensione e corrente in ac. Volmetri a valor medio, e a volore di picco. Volmetri a vero valore efficace e a quasi valore efficace.
Misure di potenza. Misura di potenza a bassa frequenza. Misure a radio frequenza: con sensore bolometrico, con termocoppia, con rilevatore a diodi. Sorgenti di incertezza. Specifiche.
Analizzatore di rete. Parametri s. Schema di funzionamento. Blocchi principali: sorgente, separazione del segnale, rilevatore. Sorgenti di errore e calibrazione. Misure tipiche.
Misura di impedenze. Misure di resistenza in continua e di impedenza in alternata. Metodi di zero a ponte; sensibilità e convergenza all'equilibrio. Q-metro. Impedenzimetro vettoriale. Misuratore numerico di LCR.

Attività d'esercitazione

Modalità d'esame

Scritto e orale

Propedeuticità

Elettronica I II, Controlli automatici.

Testi consigliati

C. F. COOMBS: " Elettronic Instrument Handbook ", 2 ed ed, McGraw Hill 1994.
A. De MARCHI, L. LO. PRESTI: "Le incertezze di misura ", CLUT, 1993.
E. RUBIOLA: " Laboratorio di misure elettriche ", CLUT, 1993.
A. F.P. VAN PUTTEN: " Elettronic measurement systems ", Prentice Hall, 1988.

Testi d'approfondimento

Aggiornato