Instrumentação e Medição

Código:

L.EEC030

Sigla:

IM

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Eletrónica e Sistemas Digitais

Ocorrência: 2021/2022 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L.EEC	123	Plano Oficial	3	-	6	52
M.EEC	8	Plano de Estudos Oficial	1	-	6	52	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Esta Unidade Curricular tem por objetivo primordial desenvolver competências na medição de grandezas e sinais de interesse atual nos vários domínios da engenharia e na conceção e projeto de dispositivos, equipamentos e sistemas elétricos e eletrónicos de medição e instrumentação.

Assim, perante um problema de medição de uma grandeza elétrica ou não elétrica o estudante deverá ser capaz de selecionar, definir e avaliar o método de medição, os componentes e equipamentos e os procedimentos e programas mais adequados, bem como projectar a respetiva cadeia de medição ou sistema de instrumentação.

Pretende-se ainda que a atividade desenvolvida pelos estudantes no âmbito desta unidade curricular promova o conhecimento da atividade profissional e empresarial em Engenharia Electrotécnica na área da Instrumentação e Medição.

Resultados de aprendizagem e competências

No percurso para alcançar o objetivo principal os estudantes devem adquirir as competências que se descrevem de seguida.
Competências técnicas específicas:

• domínio de conceitos técnicos da medição, instrumentação e uso das respetivas tecnologias;
• desenvolvimento do raciocínio de análise e resolução de problemas de medição de forma sistemática e com rigor;
• desenvolvimento de capacidades de conceção, projeto, implementação e teste de instrumentação para aplicações específicas.

Outras competências:

• desenvolvimento de aptidões para o trabalho experimental e em equipa através da realização de trabalhos laboratoriais e de um projeto;
• desenvolvimento das capacidades de comunicação técnica escrita e oral.

Os resultados da aprendizagem são aferidos a partir das capacidades de:

• explicar e analisar princípios de funcionamento de dispositivos eletrónicos em situações típicas da medição e da instrumentação
• usar corretamente instrumentos eletrónicos e virtuais em medições experimentais de grandezas e sinais elétricos e avaliar possíveis fontes de erro
• aplicar conhecimentos sobre sensores e instrumentos para medição de sinais e grandezas não elétricos de interesse atual
• interpretar as especificações dos componentes principais da cadeia de medição, em particular os circuitos de condicionamento e de conversão analógico-digital e dos transdutores de grandezas não-eléctricas mais importantes
• caracterizar um problema de medição e elaborar uma análise de requisitos
  e especificação técnica
• conceber, projetar, concretizar e validar sistemas de medição ou instrumentação para aplicações específicas
• organizar e preparar documentação técnica relativa a um método ou instrumento e aplicar métodos de avaliação da qualidade de medição.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

Fundamentos da Medição e Instrumentação

• Grandezas e unidades do SI
• Organização de um sistema de instrumentação
• Características gerais: estáticas e dinâmicas

Conversão analógico-digital e Instrumentação Virtual

• Amostragem de sinais: Teorema da amostragem; Fenómeno de aliasing
• Digitalização e reconstrução dos sinais: quantização, resolução, número de bits, erros de digitalização
• Codificação: binária direta e complementar
• Conversores A/D e D/A: métodos e tecnologias

Condicionamento de Sinais

• Noçoes de atenuação, amplificação e filtragem
• Amplificador diferencial e de instrumentação
• Projeto de filtros ativos, filtros anti-aliasing e outros filtros clássicos
• Condicionamento e integridade de sinais na medição

Medição de Grandezas e Sinais

• Caracterização de sinais: período, frequência, valor médio, valor eficaz
• Medição de tensão, corrente, potência e energia elétricas
• Medição de resistência, impedância capacitância e indutância
• Instrumentação analógica e digital: multímetro multiescala, contadores digitais

Transdução, Sensores e Cadeia de Medição

• Princípios de transdução, sensores e medição de grandezas não elétricas
• Cadeia de medição, relações de medição analógica e digital, sensibilidade e erros
• Projeto de cadeia de medição

Avaliação da qualidade da Medição

• Caracterização da qualidade de medição
• Erro da medição e cálculo dos erros de medição
• Incertezas da medição

Bibliografia Obrigatória

Aurélio Campilho; Instrumentação electrónica: Métodos e técnicas de medição, 2a Edição, FEUP Edições, 2013. ISBN: 978-972-752-163-0

Bibliografia Complementar

John Essick; Hands-on introduction to LabVIEW for scientists and engineers. ISBN: 978-0-19-537395-0

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teórico-práticas de exposição, discussão e de resolução de problemas de aplicação em modo presencial ou ensino à distância.
Aulas práticas de caráter experimental onde serão realizados trabalhos laboratoriais presencialmente com o apoio dos instrutores.

Software

Multisim
Matlab
Labview

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Metrologia
Ciências Tecnológicas > Tecnologia > Tecnologia da medição
Ciências Tecnológicas > Tecnologia > Tecnologia da instrumentação > Sensores
Ciências Tecnológicas > Tecnologia > Tecnologia da instrumentação

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Participação presencial	5,00
Trabalho laboratorial	30,00
Exame	40,00
Trabalho escrito	10,00
Trabalho prático ou de projeto	15,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	104,00
Frequência das aulas	26,00
Trabalho laboratorial	26,00
Trabalho escrito	6,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

A frequência da parte laboratorial (em sala ou em e-learning) é obrigatória e sujeita à legislação no tocante ao número máximo de faltas admissível.

A justificação de uma falta não elimina o trabalho respetivo da contagem para efeito de classificação, devendo os estudantes realizar os trabalhos respetivos numa outra aula ou em tempo extra-curricular, desde que autorizado pelo docente e acompanhado pelo técnico responsável pelos laboratórios.

A obtenção de frequência exige que o estudante obtenha pelo menos 10 em 20 valores na classificação da componente de avaliação laboratorial.

Os estudantes com aprovação na componente laboratorial obtida em anos anteriores podem manter esta classificação, não devendo inscrever-se nas turmas laboratoriais.

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final é a média de duas classificações, a da componente teórica e a da componente laboratorial. 

Cálculo das classificações das duas componentes:

1 - Componente teórica (50%):

• Nota do Exame = 40%
• Média das notas dos Trabalhos Escritos (Knowledge Integration Challenges) = 10%

2 - Componente  laboratorial (50%), dividida em:

• Média das classificações dos trabalhos laboratoriais = 30%
• Avaliação do Projeto = 15%
• Avaliação da participação nas aulas, assiduidade, etc. = 5%

Nota mínima para aprovação: pelo menos 9.5 valores em 20 em cada uma das duas componentes acima indicadas.

Provas e trabalhos especiais

Os trabalhos escritos são respondidos individualmente e consistem na resolução de problemas disponibilizados ao longo do semestre, no final de quatro dos temas principais lecionados nas aulas teóricas.

A frequência das aulas de laboratório é objeto de avaliação com base na participação e desempenho nas aulas, respostas escritas a perguntas, demonstração e relatório do projeto realizado (com os pesos indicados acima).

Provas de época especial (conclusão de curso ou outras) seguem a regra aplicável aos exames de época normal e recurso.

Trabalho de estágio/projeto

Será realizado um mini-projeto de uma cadeia de medição completa nas aulas laboratoriais.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

A componente laboratorial é obrigatória para todos os estudantes, podendo os estudantes trabalhadores e outros de regime especial ser objeto de análise específica com vista a garantir lugar numa das turmas com horário mais adequado. Estarão no entanto sujeitos ao mesmo regime de avaliação e de frequência dos estudantes ordinários.

Melhoria de classificação

Da componente teórica através da realização de exames de avaliação em época própria para o efeito. A ponderação da componente dos trabalhos escritos passará para o exame.

Da componente laboratorial através da realização de todas as atividades da componente laboratorial no ano letivo seguinte.

Observações

Serão participadas quaisquer práticas detetadas e identificadas como fraudulentas ou impróprias que violem o disposto no "Código Ético de Conduta Académica para a Universidade do Porto".