Appunti Misure Elettriche ed Elettroniche

Misure e Riferibilità

Misure elettroniche

• effettuatte tramite sensori e trasduttori

Il sensore è il dispositivo immediatamente a contatto con la grandezza fisica da misurare, mentre il trasduttore comprende anche l'insieme di tutte le altre parti che consentono la corretta conversione del segnale.

Non sono volatili e stanno in equilibrio e forniscono una stima del valore meno attribuibile alla quantità in misura una fascia di errori e V = Vt ± E_max

Rendono difficile, o incerta, una data misurazione

Grandezze che li influenzano

• Deterioramento del sistema misurato o del trasduttore
• Carico Strutturale
• Stabilità del sistema di misura
• Condizioni Ambientali

Ad esempio, nel caso della misura della portata di un flusso calorico, la risposta del trasduttore di portata può essere modificata dalla temperatura del fluido.

Lo strumento che rileva l'uscita del trasduttore, carico di un'impedenza di ingresso, alterando così i valori di tensione o voltaggio del trasduttore.

Il sistema può risentire della stabilità del segnale prodotto dal sistema di alimentazione.

Spesso si può attribuire l'errore rispettivo con il valore ottenuto, oppure quanto percentuale

E_A ÷ 100

Errori casuali →

Sono quelli fortuiti, variabili in ampiezza e segno.

Errori grossolani →

Sistematici. Si ripetono sempre con uguale ampiezza e segno.

Bontà e imperizia dell'operatore

Errori nelle misure indirette

• Somma tra 2 grandezze

E_Y = E_A ± E_B

• Differenza fra 2 grandezze

E_Y = E_A ± E_B

• Prodotto di 2 grandezze

E_Y = (X_B)(X_A)(E_A) ±

• Quoziente fra 2 grandezze

E_Y = (Y₂)(Y₁)(X_A)(E_A) ±

Le determinazioni ottenute per differenza fra due quantità (Ey) risultano tanto più critiche quanto più sono prossimi tra loro i termini in sottrazione.

Riferibilità

→ proprietà del risultato di una misurazione o del valore di un campione per il quale può esser messo in relazione a un riferimento stabile.

Taratura

→ insieme di operazioni che stabiliscono la relazione fra i valori misurati da uno strumento e dei campioni di riferimento.

È la Scienza delle misure e comprende tutti gli aspetti, teorici e pratici connessi alle misure.

Metrologia

Metrologia Scientifica → si occupa dell'organizzazione e dello sviluppo dei campioni di misura e della loro conservazione.

Metrologia legale

Metrologia industriale

Assicura l'adeguato funzionamento degli strumenti di misura usati nell'industria tanto nella produzione quanto nelle procedure di collaudo.

Riguarda l'accuratezza delle misure che hanno influenza sulla trasparenza delle transazioni economiche, sulla salute e sulla sicurezza.

Guida all'espressione dell'incertezza di misura (GUM)

• Le componenti di incertezza sono raggruppate in due categorie:
  • Componenti valutate con metodi statistici
  • Componenti valutate con altri metodi

Incertezza di Tipo A

Incertezza di Tipo B

L'incertezza del risultato di una misurazione costituisce la mancanza di conoscenza esatta del misurando.

Il risultato di una misurazione costituisce sempre una stima del valore del misurando.

Valor Medio:

x̄ = (1/N) Σx_i dove x₁, x₂, x_i, ..., x_N sono valori misurati

Rappresenta la stima migliore del valore della grandezza

Varianza:

S²_N = (1/N) Σ(x_i - x̄)²

Deviazione valor medio => dx = x_i − x̄

Probabilità posx

Funzione continua che, moltiplicata per dx, fornisce la probabilità che la V.A. X cada nell'intervallo di ampiezza dx riferito a una generica variabile X.

Probabilità cumulativa P(x) => La probabilità che la V.A. X sia minore della variabile x

Probabilità della Gaussiana

Prob.-σ < Δ ≤ σ = 68.27%

Prob.-2σ < Δ ≤ 2σ = 95.76%

Prob.-3σ < Δ ≤ 3σ = 99.73%

Stima di parametri da campioni

• Varianza e scarto tipo del valor medio:
  • S²(x̄) = S²_N/N
  • S(x̄) = S_N/√N

Quando non è possibile raccogliere dati dall'intera popolazione si prendono come riferimento dei campioni, per poter effettuare il calcolo di probabilità.

Deviazione Standard => S(x̄) = √(1/(N-1)) Σ(X_i - x̄)² (dei campioni)

Integratore

V_OUT = -RC ∫V_IN dt + V_i0

Con V_i0 il valore iniziale della tensione ai capi del condensatore C.

Amplificatore non invertente

Caratteristiche

V_OUT = (1 + ^R₂/_R1) V_IN Guadagno = 1 + ^R₂/_R1

Comparatore

Confronta il segnale in ingresso al morsetto invertente, con il segnale di riferimento posto al morsetto non invertente. Se il segnale in ingresso ha un valore maggiore del valore di riferimento, avrà un’uscita che vale V_CC inferiore. Se il segnale in ingresso ha un valore minore di quello di riferimento avrà un’uscita che vale -V_CC.

Comparatore con isteresi

È usato per evitare che il segnale in uscita abbia continui sbalzi, quando quello in ingresso oscilla tra il segnale di riferimento. In sostanza si ha un’isteresi, attorno al valore di riferimento, e per cambiare lo stato del segnale di uscita, il segnale di ingresso dovrà superare i limiti più lontani dell’isteresi.

Misura di valore efficace con raddrizzatore

Sensibilità in corrente alternata pari al 45% di quella che si ha in corrente continua.

Convertitore AD a doppia ramp

Durante la fase di integrazione il tempo è costante, cos_Ne, ossia il numero di colpi di clock nel tempo T₀.Dopo la commutazione, invece viene integrato un impulso cont fino al raggiungimento della MEM, sempre per il calcolo della tensione incognita Vx.

Errori di offset e di gain

L'errore di offset indica che la caratteristica ideale non passa per l'origine degli assi. Ciò che in presenza di un ingresso nullo, l'uscità non sarà nulla. In ogni punto della scala, quindi, ci sarà un errore costante.

L'errore di guadagno (gain error) è dovuto all'imprecision nel valore differenziale di tensione o nell' tolleranza dei suddisiti dei stadi di amplificazione o allineazione che precedono il convertitore vero e proprio.

Errori di non linearità in un convertitore AD

Errore di non linearità integraleÈ dato dalla differenza fra il valore effettivo della tensione analogica in usc per quale della rete di ingresso approssimazione. Essendo tale differenza variabile, la è specifica dei dispositivi fornire il valore massimo di questo errore (DN1), senza specificare in quale punto esso si manifesta.

Errore di non linearità differenzialeAd caso ideale, i valori analogiche corrispondenti a due codici associati dovrebbero differire di un passo di quantizzazione (1 delle 1589). Quando ciò non accade si parla di non linearità differenziale. Anche in questo caso le specifiche dei costruttori ripartano solo il valore massimo di tale errore (DN2).

Errori dinamici

Signal To Noise Ratio (SNR)Il rapporto segnale-rumore, è il rapporto fra i valore, eff dace del segnale in ingresso e il valore efficace del rumore, cioè le sue componenti spettrali, presenti ad esclusione della armioniche e della component Tsver det mossa nei copi di

Signal to Noise and Distortion Ratio (SINAD)Il rapporto tra i volere effettivo del sugnag in ingresso e il valore efficace di tutte le componenti spettrali presenti, adosa la component Tonitina

Spurious-Free Dynamic Range (SFDR)Esprime la differenza fra i valore efficace del sugnag in ingresso e il pico dei sagug Spru, estudios com comanetini presente nello spetro del suginti celli con ves tem presento nai spqanio in ingressi.

Total Harmonic Distortion (THD)Il erro ind, tr sów fra valore effettacc del Tatale dalle compenett armioniche e il valore effaccce del delle componenti fondamencu.

Digitlature

Dispositivi che cercano di adattare e eliminare gli impulsi sporvi inglese;