Keywords: System characterization, system validation, compliance testing; performance assessment; conformity assessment; metrological characterization; testing; electromagnetic compatibility; non destructive testing; assessment of human exposure to electromagnetic radiation, Impedance Spectroscopy; Imaging techniques.
Tematiche ed obiettivi
La caratterizzazione di componenti e sistemi è il primo passo per la valutazione delle performance di un sistema, per la stima della incertezza di misura, ed è la base per le attività di progettazione che partono da una awareness sperimentale in cui l’incertezza di misura è la guida anche per lo sviluppo di nuovi componenti e nuovi sistemi. Informazioni quali la linearità, la ripetibilità, la stabilità, l’accuratezza, etc., sono fondamentali per arrivare a un modello completo di incertezza basato sulla valutazione sperimentale delle prestazioni e costituiscono informazioni fondamentali in fase di uso o progettazione di nuovi sistemi.
Le tematiche relative alla linea di ricerca comprendono lo sviluppo di metodi, procedure e sistemi di misura innovativi, basati su tecnologie elettriche, elettroniche ed in generale dell’informazione, per caratterizzare il comportamento di componenti, dispositivi, sottosistemi e sistemi. Tra le tematiche di interesse che rientrano in questa linea vi sono ad esempio i test di conformità, i test per la valutazione delle prestazioni, la caratterizzazione di dispositivi e sistemi analogici, digitali o misti; la caratterizzazione sperimentale per la diagnostica dei guasti in sistemi e sistemi di misura; i Controlli Non Distruttivi (NDT); i test relativi alle misure della compatibilità elettromagnetica; e strumentazione per acceleratori di particelle.
Nuovi temi che appartengono a quest’area di ricerca, considerando anche l’uomo come un possibile sistema da caratterizzare, includono la valutazione delle performance di sistemi wearable, sistemi per la misura dell’esposizione umana alle radiazioni elettromagnetiche. Infine, temi che spesso corredano la caratterizzazione sperimentale sono la caratterizzazione EMI ed EMC di apparecchiature, la caratterizzazione basata su firma elettrica e in generale su firma funzionale dei dispositivi, metodi di caratterizzazione basato su misure su immagini. Questi ultimi metodi aprono alla definizione di nuove figure di performance anche basate su AI.
Relazione annuale del responsabile - 2024
Nell’ambito della linea di ricerca A4, per il forum delle misure 2024, sono pervenute 30 memorie da 17 sedi a copertura del territorio nazionale.
Le memorie hanno coperto settori classici come quello delle misure sulle macchine elettriche e sulle misure per l’energia e la smart energy. Ad esempio, sono stati proposti la valutazione dell’incertezza nella misura dell’induttanza dei motori sincroni a riluttanza, stime della tensione di prova inter-spire di bobine di statore per macchine rotanti in corrente alternata, il rilevamento dei guasti alle eliche di UAV tramite misurazioni di segnali audio, la caratterizzazione della efficienza di sistemi ferroviari, misure magnetiche per la caratterizzazione dei materiali. Anche la tematica della caratterizzazione dei sistemi operanti a batteria, in special modo per la mobilità, ha visto contributi sulla tematica delle stazioni di ricarica in isola per e-bike alimentate da rinnovabili e dei sistemi di ricarica in generale. In particolare, tali memorie si sono anche concentrate sulla ottimizzazione della tecnica EIS per la minimizzazione del tempo di misura e l’ottimizzazione della accuratezza.
Al fianco di tali attività il gruppo dei misuristi elettrici ed elettronici italiani ha anche mostrato interesse verso la caratterizzazione di componenti, sistemi elettrici ed elettronici e sensori. Si sono perciò avute memorie relative allo sviluppo e alla calibrazione di sistemi di misura per la caratterizzazione di fotodiodi, alla caratterizzazione elettrica di elementi sensibili per la rilevazione dell’umidità del suolo mediante tecnica TDR, alla caratterizzazione di sensori per il particolato, alla caratterizzazione di celle solari tandem perovskite/silicio, allo sviluppo di un front-end analogico di bioimpedenza per il rilevamento dell’onda di pressione, allo sviluppo di un sistema di accoppiamento per segnale plc basato su connettore separabile di testa cavo MT e alla analisi delle prestazioni di schede pcb in differenti condizioni climatiche.
A dimostrazione però di come la tematica copra anche settori diversi ci sono state memorie nel campo dei test non distruttivi per la caratterizzazione dei materiali, all’applicazione dell’analisi dimensionale per la stima multiparametrica e simultanea basata su metodi delle correnti parassite e alla rilevazione di difetti subsuperficiali utilizzando una nuova sonda a correnti parassite capace di offrire alte prestazioni indipendentemente dalla orientazione del difetto.
Elemento tipico della tematica è lo sviluppo di metodi e setup per la caratterizzazione elettromagnetica di dispositivi e apparati. In questa categoria sono stati presentati lavori relativi alla analisi preliminari per la caratterizzazione metrologica e la compatibilità elettromagnetica degli apparecchi di bordo e dei sistemi di comunicazione, modelli e misure per l’esposizione umana ai sistemi wpt.
La tematica A4 ha però visto un certo numero di lavori sulla caratterizzazione dei sistemi 5G e in generale per le telecomunicazioni. Esempio sono memorie che descrivono metodi e setup per la misura di potenza incidente generata da sistemi 5G a 26 GHz in condizioni di propagazione diretta (LOS) e indiretta (NLoS), per la misura di potenza incidente irradiata da sistemi 4G/5G con Dynamic Spectrum Sharing (DSS), alla caratterizzazione di reti time sensitive per tecnologie future e alla predizione del throughput di reti 5G nsa in ambiente urbano e all’utilizzo di lorawan per il monitoraggio dei veicoli elettrici leggeri nelle aree rurali.
Anche la tematica delle misure basate sull’elaborazione delle immagini, in special modo provenienti da droni, è presente nelle memorie pervenute toccando sia il tema della analisi dell’incertezza dell’odometria visiva monoculare per gli UAV che della caratterizzazione meteorologica degli indici di vegetazione derivati da immagini multispettrali uav nell’agricoltura di precisione.
Sono poi state presentate memorie che aprono nuovi scenari applicativi per l’area tematica, relative alla caratterizzazione di sistemi di misura per il monitoraggio della sicurezza dei lavoratori in ambienti critici e confinati, alla valutazione dell’impatto dell’incertezza su un sistema di supporto alle decisioni per lo sfruttamento della flessibilità in una rete di distribuzione, all’analisi di affidabilità di algoritmi su un computer quantistico e sull’utilizzo della blockchain per il funzionamento e la gestione delle infrastrutture di ricarica di veicoli elettrici.