Classe delle lauree in: Ingegneria Industriale (classe L-9)

Corso di laurea in: Ingegneria Elettrica

Anno accademico: 2014 - 2015

Tipo di attività formativa: Caratterizzante

Ambito disciplinare: Ingegneria Elettrica

Settore scientifico disciplinare: Misure Elettriche ed Elettroniche (ING-INF/07)

CFU: 9

Titolo dell’insegnamento: Misure Elettriche

Codice dell’insegnamento: 2255

Tipo di insegnamento: obbligatorio

Anno: II

Semestre: II

DOCENTE: prof. ing. Giuseppe Cavone ARTICOLAZIONE IN TIPOLOGIE DIDATTICHE: Il corso comprende 50 ore di lezioni teoriche, 6 ore di esercitazioni numeriche, 16 ore di esercitazioni di laboratorio per complessive 72 ore. CONOSCENZE PRELIMINARI: Calcolo differenziale ed integrale; calcolo vettoriale; trigonometria piana, equazioni differenziali, trasformata di Laplace. Fisica: meccanica, elettromagnetismo. Elettrotecnica: circuiti elettrici in regime costante e sinusoidale, circuiti trifase; circuiti elettrici in regime periodico ed in condizioni dinamiche; circuiti magnetici. OBIETTIVI FORMATIVI: L’insegnamento ha l’obiettivo di illustrare i fondamenti della scienza delle misure, il principio di funzionamento e l’uso della strumentazione e i principali metodi di misura. PROGRAMMA: lezioni teoriche(ore T), esercitazioni numeriche (ore N), esercitazioni di laboratorio (ore L) 1. Introduzione alla metrologia: Misure e misurazioni, il S.I. delle unità di misura, Organizzazione nazionale e

internazionale della metrologia, metrologia scientifica e metrologia legale. 2. Misure e incertezza: Concetto di misura, errori e incertezze: classificazione, propagazione. Accuratezza e precisione.

Leggi di distribuzione di probabilità, livelli e intervalli di confidenza. Regressione lineare, Rigetto dei dati. Test chi-quadrato. Regole decisionali riguardo la conformità ad una specifica.

3. Caratteristiche metrologiche: Caratteristiche metrologiche statiche, dinamiche, ambientali e di affidabilità. 4. Strumentazione analogica: Caratteristiche costruttive e di funzionamento. Galvanometri, PMMC, amperometri e

derivatori, voltmetri e resistori addizionali, strumenti con raddrizzatori. Strumenti elettrodinamici, a ferro mobile, termici, elettrostatici, wattmetri, contatori di energia elettrica, oscilloscopio analogico.

5. Conversione A/D : ADC e DAC, caratteristiche fondamentali, parametri e cause di errori, l’acquisiszione di grandezze variabili nel tempo: teorema del campionamento, aliasing, DFT, FFT, Leakage e finestratura.

6. Strumentazione digitale : Strumenti digitali basati su ADC, l’oscilloscopio digitale, contatore universale. 7. Regolazione della corrente e della tensione. 8. Metodi di misura: La regolazione di correnti e tensioni. Metodo volt-amperometrico. Metodo potenziometrico. Ponti in

c.c. : Wheatstone e Thomson. Ponti in c.a. . 9. Misure su circuiti a regime: Misure su sistemi elettrici in: c.c. , c.a. monofase, c.a. trifase.

10. Esercitazioni di laboratorio: Misure di resistenza con: ponte di Wheatstone, metodo di confronto delle c.d.t. , volt-amperometrico. Oscilloscopio e multimetro digitali. Misure sui filtri. Taratura di un voltmetro. Misure su circuiti trifase a regime.

METODI DI INSEGNAMENTO: Lezioni ed esercitazioni numeriche in aula supportate da PC portatile e proiettore; esercitazioni di laboratorio condotte dal docente e tecnici del D.E.E.; chiarimenti a richiesta forniti dal docente. Relazioni da svolgere “a casa”. CONOSCENZE E ABILITÀ ATTESE: Al termine del corso gli studenti sapranno effettuare misure elettriche e scegliere la strumentazione idonea in funzione del particolare problema di misura e delle specifiche imposte dalla committenza. SUPPORTI ALLA DIDATTICA: PC portatile e proiettore; laboratorio di misure elettriche; libri di testo e appunti in formato elettronico (.pdf) scritti dal docente e suoi colleghi. CONTROLLO DELL’APPRENDIMENTO E MODALITÀ D’ESAME: Prova orale, eventualmente integrata/sostituita da una prova scritta. TESTI DI RIFERIMENTO PRINCIPALI: Dispense del Corso M. SAVINO, “Fondamenti di scienza delle misure”, NIS, Roma, 1992 J. R. TAYLOR, “Introduzione all’analisi degli errori”, Ed. Zanichelli, Milano, 2000 A. DELL’AQUILA, V. GALLESI, M. SAVINO, “Guida al laboratorio di misure elettriche”, Ed. Tamburini, Milano, 1975 U. PISANI, “Misure elettroniche. Strumentazione elettronica di misura”, Politeko Edizioni, Torino, 2000 A. ZANOBINI, S. GIOVANNETTI, “Incertezza di misura e acquisizione di segnali”, Ed. Progetto Leonardo, Bologna 2011 ULTERIORI TESTI SUGGERITI: A. DE MARCHI, LO PRESTI, “Incertezze di misura”, Ed. CLUT, Torino 1993 G. MIGLIO, “Processi di misurazione e gestione delle misure”, Augusta Edizioni Mortarino, Torino, 2002 Application notes

Degree class: Industrial engineering (Class L-9)

First level (three year) degree: Electrical engineering

Academic year: 2014 - 2015

Type of course Characteristic subject

Disciplinary area: Electrical engineering

Scientific Discipline Sector: Instrumentation and Measurement Fields

ECTS Credits: 9

Title of the course: Electric Measurements

Code: 2255

Type of course: compulsory

Year: II

Semester: II

LECTURER: dr. eng. Giuseppe Cavone HOURS OF INSTRUCTION Total number of hours 50. Theory: 6 hours. Numerical applications: 16. Laboratory activity: 24 hours PREREQUISITES: Differential and integral calculus; vector analysis; plane trigonomerty, differential equations, Laplace Transform. Physics: mechanics, electromagnetism. Electrothecnics: a.c. and d.c electrical systems. Single-phase and three-phase electric power. Electric circuit under dynamic conditions; magnetic circuit. AIMS: Basic measurement theory. Working principle of the electric and electronic instrumentation. Guide to electric and electronic instrumentation. Main methods of measurement. PROGRAMME: lectures (hours T), numerical exercises (hours N), laboratory exercises (hours L) 1. Introdution to metrology: Measures and measurements, Standards and Units, National and International

Organizations of Metrology, Scientific and applied metrology, Legal metrology. 2. Measures and uncertainty : Errors and uncertainties: classification and uncertainty propagation. Accuracy and

Precision. Distribution Probability Function, Confidence Interval and Confidence Level. Linear Regression, Data Rejection. Chi-squared Test. Decision rules for proving conformance or non conformance with specifications.

3. Metrological Characteristics: Metrological Characteristics: statics, dynamics, environmental and reliability. 4. Analog Instrumentation: Construction Characteristics and Working. Galvanometer, PMMC, Amperemeter and

Shunt, Voltmeter and Additional Resistors, Instruments with rectifiers . Electrodynamic Instruments and Wattmeter, Moving Iron Meter, Thermal Wattmeter, Electrostatic Voltmeter, Energy Meter, Analog Oscilloscope.

5. Analog to Digital Convertion: ADC and DAC, Fundamental Characteristics, parameters and cause of errors. Sampling Theorem, Aliasing, DFT, FFT, Leakage e Windowing.

6. Digital Instrumentation : ADC based instruments, Digital Storage Oscilloscope, Universal Frequency Counter. 7. Adjustment of current and voltage. 8. Measurement Methods: Methods to regulate currents and voltage. volt-amperometric method. Potentiometer

Method. d.c. Bridge : Wheatstone and Thomson. a.c. Bridge. 9. Measurements on circuits operating fully: Measurements on electric systems: d.c. , a.c. single-phase and a.c. three-

phase. 10. Laboratory experiments: Resistance Measurement Methods: Wheatstone Bridge, Method of comparing the voltage

drops, volt-amperometric method. Digital Storage Oscilloscope and Digital Multimeter. Measurements on filters. Voltmeter Calibration. Measurements on Three-Phase Systems.

TEACHING METHODS: Full-time study, traditional teaching (face-to-face course) supported by information multimedia and laboratory team-works. Work at home reports. EXPECTED OUTCOME AND SKILL: Ability to choice and to use electric and electronic instruments. and data acquisition systems. Ability to evaluate the uncertainty of a generic measurement. TEACHING AIDS: Laptop, projector, electric measurements laboratory, textbook and supplementary notes written by the professor and his colleagues. EXAMINATION METHOD: Oral examination and laboratory reports. BIBLIOGRAPHY: Courses lecture notes M. SAVINO, “Fondamenti di scienza delle misure”, NIS, Roma, 1992 J. R. TAYLOR, “Introduzione all’analisi degli errori”, Ed. Zanichelli, Milano, 2000 A. DELL’AQUILA, V. GALLESI, M. SAVINO, “Guida al laboratorio di misure elettriche”, Ed. Tamburini, Milano, 1975 U. PISANI, “Misure elettroniche. Strumentazione elettronica di misura”, Politeko Edizioni, Torino, 2000 A. ZANOBINI, S. GIOVANNETTI, “Incertezza di misura e acquisizione di segnali”, Ed. Progetto Leonardo, Bologna 2011 FURTHER BIBLIOGRAPHY: A. DE MARCHI, LO PRESTI, “Incertezze di misura”, Ed. CLUT, Torino 1993 G. MIGLIO, “Processi di misurazione e gestione delle misure”, Augusta Edizioni Mortarino, Torino, 2002 Application notes