Programma:

Richiami di metrologia, unità di misura, campioni
Norma UNI 4546: definizione relative alle misurazioni. Grandezze razionali, strumentali, selettive, numerali.
Sistemi di unità di misura: sistemi assoluti ed equazioni di coordinamento. Sistema SI; unità di misura per le grandezze elettriche.
Requisiti dei campioni. Gli Istituti metrologici. Cenni sui campioni nazionali e sui campioni primari delle principali grandezze elettriche: volt (generatore ad effetto Josephson, pila di Weston) ohm (convertitore ad effetto Hall quantizzato, resistori in leghe metalliche), secondo (oscillatore a cesio 133). Campioni secondari: generatori stabilizzati a diodo zener, resistori shunt, oscillatori quarzati, circuiti a rete RC.

Incertezze
Cause sistematiche ed accidentali di incertezza: rumore elettrico, temperatura, consumo strumentale. Incertezze assolute e relative. Cifre significative. Propagazione delle incertezze nelle misurazioni indirette. Metodi per la riduzione della incertezza e per la correzione dello "errore di consumo".

Intervallometri e frequenzimetri
Intervallometro numerico: componenti base (oscillatore, gate, contatore di eventi), funzionamento e cause di incertezza.
Periodometro numerico: componenti base, funzionamento e cause di incertezza.
Frequenzimetro numerico: componenti base, funzionamento e cause di incertezza. Disturbi a bassa e ad alta frequenza e circuito formatore a comparatore con isteresi.

Convertitori AD e DA
Conversione analogico-digitale: scopo e procedure.
Circuito campionatore (Sample-hold): principio di funzionamento, cause di incertezza: banda passante, droop, pedestal.
Convertitori AD a valore istantaneo: convertitore flash, convertitore a successive approssimazioni, convertitore ad inseguimento.
Convertitori AD a valore medio: reiezione ai disturbi alternati ed ai disturbi impulsivi, criteri di scelta per la durata dell'intervallo di integrazione. Convertitore tensione-tempo a doppia rampa.
Convertitori DA a resistenze pesate, a rete di resistenze.

Convertitori TRMS/CC
Valore efficace dei segnali periodici. Convertitore TRMS/CC con amplificatori log e antilog.
Cenni sui convertitori RMS/CC

Strumenti indicatori
Voltmetro numerico: componenti base (partitore resistivo e condizionamento del segnale di ingresso, circuiti di protezione contro i sovraccarichi, convertitore TRMS/CC, convertitore AD), funzionamento e cause di incertezza.
L'amperometro numerico: componenti base (shunt e condizionamento del segnale di ingresso, circuiti di protezione contro i sovraccarichi, convertitore TRMS/CC, convertitore AD), funzionamento e cause di incertezza.
Dispositivi per ampliare il campo di misura di voltmetro e amperometro: Sonde per le misure in alta tensione. Shunt esterni. Trasformatori voltmetrici (TV). Trasformatori amperometrici (TA) convenzionali ed a nucleo apribile ("TA a pinza"). Incertezze introdotte dai trasformatori voltmetrici e amperometrici: incertezze di modulo e di angolo.
Wattmetro: schema a blocchi, cause di incertezza. Effetto delle incertezze di TV e TA.

Strumenti rivelatori di zero
Sensibilità e consumo: amplificatori di ingresso. Amplificatori ad accoppiamento diretto, offset, deriva del'offset, sensibilità. Amplificatore a chopper. Amplificatore selettivo.

Strumenti e metodi per la misurazione dei componenti
Ohmetro digitale; metodo potenziometrico per misurazioni di resistenza.
Inserzione VA metrica: schema ed equazioni per CC, schema ed equazioni per CA.
Ponte di Wheatstone: condizione di equilibrio, sensibilità.
Ponte di Schering: condizione di equilibrio, convergenza del ponte all'equilibrio e condizione di massima velocità, capacità parassite, schermo e frequenza di lavoro.

Oscilloscopio
Oscilloscopio analogico: tubo a raggi catodici, circuiti di deflessione verticale, orizzontale e di trigger.
Oscilloscopio analogico a traccia multipla: funzionamento chopped e alternated.
Sonde e loro compensazione.
Oscilloscopio numerico: circuito di campionamento. Registrazione di segnali periodici e frequenza minima di campionamento. Sottocampionamento sincrono ed asincrono di segnali periodici, banda equivalente. Registrazione di segnali non periodici e frequenza di campionamento minima. Pretrigger.

Analizzatore di spettro
Analizzatore di spettro a filtri multipli: componenti base, funzionamento, cause di incertezza, applicazioni.
Analizzatore di spettro con rivelatore a supereterodina: componenti base, funzionamento, cause di incertezza.
Analizzatore di spettro a FFT: cenni alla trasformata discreta di Fourier, la finestratura del segnale ed il leakage, le finestrature non rettangolari.

Misurazioni e prove per la qualità del prodotto, ATE
La Norma UNI EN 29000 (serie). Il concetto di qualità ed il costo della qualità. Il ruolo della misurazione nel processo di ricerca della qualità. Il costo della verifica.
CAT (computer aided test) e ATE (automatic test equipement): evoluzione della tipologia costruttiva. Sistemi e standard di interfacciamento. Caratteristiche generali e prestazioni del sistema IEEE 488. Struttura a livelli funzionali. Bus cable. Indirizzamento. Controller, talker, listener. Data mode e command mode. Protocolli di comunicazione. Cenni alla programmazione delle periferiche e del controller. Device dependent command e codice SCPI. Strumentazione virtuale.

Trasduzione delle grandezze non elettriche
Trasduttori: scopo dei trasduttori, interazione dei trasduttori con il mondo reale, grandezze di infuenza.
Caratterizzazione in regime stazionario e dinamico dei trasduttori.
Classificazione dei trasduttori: trasduttori attivi e passivi.
Trasduttori "intelligenti" (smart sensors).

Trasdutori resistivi
Resistività, resistenza e loro dipendenza dalle grandezze geometriche, fisiche e chimiche.
Trasduttori potenziometrici: funzionamento ed applicazioni.
Termoresistori e termistori: funzionamento ed applicazioni.
Estensimetri: funzionamento ed applicazioni.
Funzionamento a squilibrio del ponte di Wheatsone.

Trasduttori capacitivi ed induttivi
Capacità ed induttanza e loro dipendenza dalle grandezze geometriche, fisiche e chimiche.
Trasduttori capacitivi: funzionamento ed applicazioni.
Trasduttori induttivi: funzionamento ed applicazioni.
Funzionamento ed applicazioni dei trasformatori differenziali:

Trasduttori ad effetto Hall - magnetoresistori
Effetto, angolo e tensione di Hall e loro dipendenza dalle grandezze geometriche, fisiche e chimiche.
Trasduttori ad effetto Hall: funzionamento ed applicazioni.
Magnetoresistori, magnetopotenziometri

Trasduttori piezoelettrici
Materiali piezoelettrici, effetto piezoelettrico assiale e trasversale.
Trasduttori piezoelettrici: funzionamento ed applicazioni.
Funzionamento degli amplificatori di carica.

Encoder ottici
Encoder assoluto, codifica Gray. Encoder incrementale.