Analisi dei segnali elettrici

Il valore RMS (Root Mean Square) di un segnale sinusoidale è la radice quadrata della media del quadrato del segnale nel tempo. Per un segnale sinusoidale di ampiezza A, il valore RMS è dato da A/√2. Quindi, il valore RMS è circa 0.71 volte l'ampiezza del segnale.

Il valore di picco di un segnale è il valore massimo assoluto che il segnale assume nel tempo. Il picco si riferisce all'ampiezza massima, indipendentemente dal fatto che il segnale sia positivo o negativo.

Il fattore di cresta di un segnale è il rapporto tra il valore di picco del segnale e il suo valore RMS. Per un segnale impulsivo, il fattore di cresta è maggiore di 1, perché i picchi sono molto alti rispetto al valore RMS.

Un segnale con un alto contenuto in frequenza ha una funzione di autocorrelazione molto stretta. La funzione di autocorrelazione misura la similarità tra il segnale e una versione di sé stesso spostata nel tempo. Un segnale con alta frequenza è più simile a sé stesso con un piccolo spostamento temporale, quindi la funzione di autocorrelazione è stretta.

La differenza tra il valor medio della distribuzione di letture effettuate per realizzare la misura e il valore vero della misura.

La deviazione standard della distribuzione di letture effettuate per realizzare la misura.

Possono essere eliminati ripetendo l'esperimento.

Possono essere eliminati mediante la taratura e rappresentati dall'incertezza calcolata durante l'operazione di taratura.

Possono essere eliminati ripetendo l'esperimento.

È una proprietà che permette ai fili di connessione dei giunti di una termocoppia di essere esposti a temperature variabili o incognite senza alterare la misura della temperatura. In pratica, le variazioni di temperatura lungo i fili non influenzano la f.e.m. generata dalla termocoppia, garantendo una misura precisa della temperatura tra i due giunti.

L'uscita di un LVDT (Linear Variable Differential Transformer) è nulla quando il nucleo di ferro dolce è posizionato esattamente al centro tra i due circuiti secondari. Questo perché le tensioni indotte nei due secondari sono uguali in modulo ma di segno opposto, annullandosi a vicenda.

Nel LVDT, quando il nucleo di ferro dolce è in posizione centrale, la tensione in uscita è nulla perché le tensioni indotte nei due secondari si annullano a vicenda.

Il Teorema di Shannon afferma che la frequenza di campionamento di un segnale deve essere almeno il doppio della massima frequenza presente nel segnale per poterlo ricostruire correttamente. Questa frequenza minima è chiamata frequenza di Nyquist.

La risposta al gradino di uno strumento di ordine uno è una risposta esponenziale che sale fino a raggiungere il valore finale in modo asintotico. La risposta al gradino di uno strumento a tempo morto è una risposta con un ritardo temporale costante, dopo il quale la risposta sale istantaneamente al valore finale.

La distanza del nucleo di ferro dolce dal centro dei due circuiti secondari influenza la tensione in uscita del LVDT. Maggiore è la distanza, maggiore è la tensione.

La risposta al gradino di uno strumento di ordine uno è una risposta esponenziale, mentre la risposta al gradino di uno strumento a tempo morto presenta un tempo morto e poi un salto istantaneo al valore finale. Le due risposte si differenziano per il comportamento transitorio.

La Trasformata di Fourier Veloce (FFT) è un algoritmo efficiente per calcolare la trasformata di Fourier discreta (DFT). Utilizza un numero di campioni pari a una potenza di 2 per velocizzare il calcolo.

La Digital Fourier Transform (DFT) è una trasformazione matematica che scompone un segnale in un insieme di componenti sinusoidali a diverse frequenze. Calcola la trasformata di Fourier di un segnale discreto, rappresentando il segnale come una somma di sinusoidi.

La FFT è più efficiente della DFT perché riduce il numero di operazioni necessarie per calcolare la trasformata di Fourier di un segnale. Ciò si traduce in un tempo di calcolo notevolmente inferiore, soprattutto per segnali di grandi dimensioni.

L'incertezza estesa è una misura dell'incertezza totale di una misurazione. Si ottiene moltiplicando l'incertezza tipo per il fattore di copertura, che tipicamente è 3 per un livello di confidenza del 99,7%.

L'incertezza tipo è la deviazione standard della distribuzione delle letture ottenute con uno strumento di misura. Rappresenta l'incertezza associata alla precisione dello strumento.

Il fattore di copertura è un numero che moltiplica l'incertezza tipo per determinare l'incertezza estesa. Indica il livello di confidenza con cui la vera misurazione si trova all'interno dell'intervallo di incertezza.

L'incertezza di tipo A è l'incertezza associata alla variabilità delle letture ottenute con uno strumento di misura. Si calcola come la deviazione standard della distribuzione delle letture.

L'incertezza di tipo B è l'incertezza associata all'errore sistematico dello strumento di misura. Si stima basandosi su informazioni indipendenti, come specifiche tecniche dello strumento o esperienza precedente.

Nel contesto elettrico, la corrente rappresenta la variabile di flusso. Questo significa che la corrente scorre liberamente lungo un circuito, proprio come l'acqua scorre in un fiume.

La tensione è la variabile di sforzo nel contesto elettrico. Essa rappresenta la forza che spinge la corrente attraverso un circuito, come una pompa che spinge l'acqua in un tubo.

La velocità è la variabile di flusso nel contesto meccanico. Questo significa che la velocità descrive il movimento di un oggetto nello spazio, come la velocità di un'auto in movimento.

La forza rappresenta la variabile di sforzo nel contesto meccanico. Essa rappresenta la forza che spinge o tira un oggetto, come la forza che ti trascina in salita.

Sia nel contesto elettrico che meccanico, le variabili di flusso e sforzo descrivono il comportamento dei sistemi fisici. Le variabili di flusso rappresentano il movimento o il flusso attraverso un sistema, mentre le variabili di sforzo rappresentano la forza che guida questo movimento.

La massa dinamica di una bilancia, considerata come sistema del secondo ordine, è la massa mobile del sistema che comprende la massa del piatto e un terzo della massa della molla.

Per ottenere una buona risposta dinamica in un manometro a U, è necessario un tubo a U molto corto. Un tubo corto riduce il ritardo nella risposta, permettendo una misura più rapida e precisa delle variazioni di pressione.

Per avere una risposta dinamica veloce in una bilancia, è necessario avere una massa mobile molto piccola. Una massa minore si muove più velocemente, consentendo una risposta più rapida alle variazioni di peso.

La funzione di risposta in frequenza di un Sensore del secondo ordine può essere trovata mediante l'applicazione di un segnale di ingresso sinusoidale (a frequenze variabili) al sensore. Il grafico risultante mostra l'ampiezza e la fase della risposta del sensore in funzione della frequenza del segnale di ingresso.

Uno strumento a tempo morto è un dispositivo che presenta un ritardo nella risposta a un segnale in ingresso. Questo ritardo è chiamato 'tempo morto'. In un ingresso a gradino, la risposta sarà ritardata di un tempo pari al tempo morto e assumerà la forma di un gradino con un ritardo. In un ingresso a rampa, la risposta sarà un gradino ritardato di un tempo pari al tempo morto, seguito da una rampa con pendenza minore rispetto alla rampa di ingresso.

La funzione di risposta in frequenza di uno strumento a tempo morto è caratterizzata da una fase che si sposta di -90° per frequenze superiori alla frequenza di taglio. L'ampiezza della risposta in frequenza rimane costante per frequenze inferiori alla frequenza di taglio, e diminuisce esponenzialmente per frequenze superiori.