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 certificazioni valide per Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri bisogni educativi sono invitati a contattare il docente e il referente di Scuola per la disabilità all’inizio dell’insegnamento per concordare eventuali modalità didattiche che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali. I contatti del referente di Scuola per la disabilità sono disponibili al seguente link: https://unige.it/commissioni/comitatoperlinclusionedeglistudenticondisabilita

PROGRAMMA/CONTENUTO

L'insegnamento 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); 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 (termocoppie) e grandezze elettriche (corrente: effetto Hall e Rogowski; tensione: partitore resistivo/capacitivo).

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

Durante lo svolgimento delle lezioni, prima delle lezioni con uso di Matlab, è necessario seguire un corso online su Mathworks di durata limitata (2 ore), necessario per poter lavorare interattivamente in aula con Matlab.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Dispense dell'insegnamento in forma di slides parzialmente in Italiano e in Inglese.

Testi:

i) Dispense disponibili in AulaWeb

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

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

iv) 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

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. Questa fase orale è facoltativa e richiesta dal docente solo nel caso in cui ci siano problemi circa la chiarezza di quanto scritto. Il punteggio complessivo, partendo da quello dello scritto, può variare fino a 2 punti in base agli esiti della prova orale (es. motivazione di una risposta, chiarimento di quanto scritto e del ragionamento, etc.) 

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.)

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, servendo a verificare ulteriormente conoscenza e senso critico dello studente.

ALTRE INFORMAZIONI

Rivolgersi al docente per ulteriori informazioni non comprese nella scheda insegnamento