PRESENTAZIONE

Nel corso della propria attività lavorativa, il laureato facilmente dovrà progettare, gestire o, semplicemente, utilizzare sistemi di misurazione. Indipendentemente dal contesto e dalla complessità del sistema di misurazione, i principi di metrologia da soddisfare sono sostanzialmente similari. Saranno approfonditi in particolare gli aspetti legati all'energia elettrica, all'interazione con le reti elettriche (anche in ottica smart grids), della valutazione delle caratteristiche e prestazioni di sistemi elettrici e componenti, etc.

Il corso quindi intende fornire le basi per poter approcciare una esigenza metrologica e per l'elaborazione dei dati ottenuti da misurazioni.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Acquisire la conoscenza degli elementi base per l'effettuazione di misure elettriche prevalentemente in ambito industriale e in campo.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Gli studenti saranno in grado di:

- progettare una misura e conoscere la strumentazione più idonea ad effettuarla; esempi di misure: misure di resistenza o impedenza, misure di isolamento elettrico, misure di potenza e di power quality;

- trattare statisticamente i risultati di misura in un'ottica di verifica e di valutazione dell'incertezza; esempi: gestione degli outliers, valutazione della dispersione, significatività del campione, approcci Tipo A e Tipo B alla valutazione dell'incertezza;

- elaborare i risultati con semplici tecniche di signal processing, quali analisi di Fourier e potenza del segnale, filtraggio, correlazione.

PREREQUISITI

Risoluzione di circuiti elettrici in CA e CC, sia con metodi simbolici, fasoriali e nel dominio del tempo.

Concetti di impedenza, ammettenza, potenza (attiva e reattiva), armoniche.

Funzioni matematiche di base, analisi di Fourier (serie di Fourier).

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali con slides e lavagna (circa 48 ore).

Uso Matlab interattivo ed esercitazioni (circa 8 ore) per la parte di analisi dei segnali, Fourier, statistica applicata.

Laboratorio (circa 4 ore) per l'uso di oscilloscopio e misure di resistenza/isolamento.

Gli studenti con disabilità o con DSA possono fare richiesta di misure compensative/dispensative per l'esame. Le modalità saranno definite caso per caso insieme al Referente per Ingegneria del Comitato di Ateneo per il supporto agli studenti disabili e con DSA. Gli studenti che volessero farne richiesta sono invitati a contattare il docente dell'insegnamento con congruo anticipo mettendo in copia il Referente per Ingegneria (https://unige.it/commissioni/comitatoperlinclusionedeglistudenticondisabilita.html), senza inviare documenti in merito alla propria disabilità.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il corso è suddiviso in 5 parti:

1) Concetti di probabilità e statistica, applicati ai problemi di analisi dei risultati di misura: variabili aleatorie (continue e discrete), distribuzioni di probabilità e principali proprietà (media, dispersione, momenti di ordine superiore); combinazioni di v.a. (probabilità congiunta e condizionata), istogrammi, teorema del limite centrale.

2) Principi di metrologia: sistema di misura e modello, errori o scarti, stime, intervallo di confidenza, incertezza con applicazione dei concetti della parte 1).

3) Campionamento, acquisizione dati ed elaborazione dei segnali: banda di un segnale e campionamento; trasformata di Fourier discreta; conversione analogico/digitale, rumore e distorsione, varie forme di rapporto segnale-disturbo, analisi dominio frequenza, ricostruzione del segnale; concetti base di filtri; altre tecniche, quali correlazione; esempi pratici di acquisizione ed elaborazione con oscilloscopio e Matlab;

4) Strumentazione e sistemi di misura: principi di misura voltamperometrico, a ponte, etc.; esempi di strumenti e relativi principi di funzionamento (multimetro, oscilloscopio, power meter); sensori e catene di misura: parametri e prestazioni dei sensori, esempi per temperatura e grandezze elettriche.

5) Esempi di misure: misura di resistenza basso valore e alto valore, misura di isolamento, misura di potenza, misura di impedenza.

Durante il corso, prima delle lezioni con uso di Matlab, sono indicati due corsi online: uno di durata limitata (2 ore) obbligatorio, uno di durata estesa (16 ore) facoltativo, che contribuisce un bonus sulla votazione di esame, previo certificato di conclusione positiva.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Dispense del corso in forma di slides parzialmente in Italiano e in Inglese.

Testi:

i) John Taylor, An Introduction to Error Analysis, 2nd ed., University Science Books, California, 1997. ISBN: 0-935702-42-3

ii)  Douglas C. Montgomery and George C. Runger, Applied Statistics and Probability for Engineers, 5th or 6th ed., Wiley, 2010-2013. ISBN: 978-1118539712

iii) JCGM 100, Evaluation of measurement data — Guide to the expression of uncertainty in measurement, 2008

Altri testi in forma di estratti, manuali o articoli vengono indicati a lezione, resi disponibili mediante AulaWeb o web-link.

La proposta di testi da parte degli Studenti e la discussione di informazioni e riferimenti recuperati dagli stessi è auspicabile e benvenuta.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

ANDREA MARISCOTTI (Presidente)

MICAELA CASERZA MAGRO

FABIO D'AGOSTINO

LUIS RAMON VACCARO (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/corsi/8716/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Esame scritto con 3 domande a risposta libera e relativi pesi. Punteggio totale 30.

Breve esame orale per la discussione delle risposte fornite e dei calcoli svolti.

Esempi di domande e problemi saranno forniti durante il corso.

Gli esami sono in generale 3 per ciascuna sessione, invernale (Gen-Feb) ed estiva (Giu-Set.)

Il corso online Matlab di durata estesa (16 ore) facoltativo contribuisce un bonus sulla votazione di esame, previo certificato di conclusione positiva.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Le domande di esame sono "problemi" o "esercizi", divisi in una parte più generale (che verifica la conoscenza per la parte di teoria) e una con valori numerici assegnati ai parametri e calcoli da svolgere (questa parte verifica che l'Allievo sia in grado di applicare la teoria, e in alcuni casi può richiedere di formulare ipotesi aggiuntive per colmare un dettaglio volutamente ambiguo nella descrizione del problema).

L'orale consiste in una discussione delle ipotesi, della teoria utilizzata, dei metodi usati, e della plausibilità dei risultati, verificando non solo la conoscenza ma anche il senso critico dello studente.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Rivolgersi al docente per ulteriori informazioni non comprese nella scheda insegnamento.