Programma di ingegneria strumentale GATE

Codice soggetto: IN

Struttura del corso

Sezioni / Unità	Temi
Section A	Engineering Mathematics
Unità 1	Algebra lineare
Unità 2	Calcolo
Unità 3	Equazioni differenziali
Unità 4	Analisi di variabili complesse
Unità 5	Probabilità e statistica
Unità 6	Metodi numerici
Section B	Electric Circuits
Section C	Signals and Systems
Section D	Control Systems
Section E	Analog Electronics
Section F	Digital Electronics
Section G	Measurements
Section H	Sensors and Industrial Instrumentation
Section I	Communication and Optical Instrumentation

Programma del corso

Section A: Engineering Mathematics

Unit 1: Linear Algebra

• Algebra delle matrici
• Sistemi di equazioni lineari
• Valori di Eigen e Eigen
• Vectors

Unit 2: Calculus

• Teoremi del valore medio
• Teoremi del calcolo integrale
• Derivati ​​parziali
• Massimi e minimi
• Integrali multipli
• serie di Fourier
• Identità vettoriali
• Linea, superficie e volume
• Integrali, stokes, gauss e teoremi di green

Unit 3: Differential equations

• Equazione del primo ordine (lineare e non lineare)
• Equazioni differenziali lineari di ordine superiore con coefficienti costanti
• Metodo di variazione dei parametri
• Equazioni di Cauchy ed Eulero
• Problemi di valore iniziale e limite
• Soluzione di equazioni alle derivate parziali
• Metodo separabile variabile

Unit 4: Analysis of complex variables

• Funzioni analitiche
• Teorema integrale di Cauchy e formula integrale
• Serie di Taylor e Laurent
• Teorema dei residui
• Soluzione di integrali

Unit 5: Probability and Statistics

• Teoremi del campionamento
• Probabilità condizionale
• Media, mediana, modalità e deviazione standard
• Variabili casuali
• Distribuzioni discrete e continue
• Distribuzioni normale, di Poisson e binomiale

Unit 6: Numerical Methods

• Inversione della matrice
• Soluzioni di equazioni algebriche non lineari
• Metodi iterativi per la risoluzione di equazioni differenziali
• Integrazione numerica
• Regressione e analisi di correlazione

Section B: Electrical Circuits

Unit 1: Voltage and current sources

• Indipendente, dipendente, ideale e pratico
• Vi relazioni di resistenza, induttore, mutuo induttore e condensatore
• Analisi transitoria di circuiti RLC con eccitazione cc

Unit 2: Kirchoff’s laws

• Analisi mesh e nodali
• Superposition
• Thevenin
• Norton
• Massima potenza
• Transfer
• Teoremi di reciprocità

Unit 3: Peak-, average- and RMS values of AC quantities

• Potenze apparenti, attive e reattive
• Analisi di fase, impedenza e ammettenza
• Risonanza in serie e parallela
• Luoghi, diagrammi, realizzazione di filtri di base con elementi r, le c
• Reti a una e due porte
• Impedenza e ammissione del punto di guida
• Parametri di circuito aperto e cortocircuito

Section C: Signals and Systems

• Segnali e sistemi -

  • Segnali periodici, aperiodici e impulsivi

  • Trasformate di Laplace, Fourier e z

  • Funzione di trasferimento, risposta in frequenza di sistemi invarianti tempo lineari del primo e del secondo ordine

  • Risposta all'impulso dei sistemi

  • Convoluzione, correlazione

• Sistema temporale discreto -

  • Risposta impulsiva

  • Risposta in frequenza

  • Funzione di trasferimento di impulsi

  • DFT e FFT

  • Nozioni di base sui filtri IIR e abete

Section D: Control Systems

• Principi di feedback -
  • Grafici del flusso del segnale
  • Risposta transitoria
  • Steady-state-errors
  • Trama di Bode
  • Fase e margini di guadagno
  • Criteri di Routh e Nyquist
  • Loci della radice
  • Progettazione di piombo
  • Compensatori di lag e lead-lag
  • Rappresentazione spazio-stato dei sistemi
• Sistemi di ritardo -
  • Componenti per impianti meccanici, idraulici e pneumatici
  • Coppia sincronizzata
  • Servo e motori passo-passo
  • Servo valvole
• Controllori on-off, P, PI, PID, cascata, feedforward e rapporto.

Section E: Analog Electronics

• Caratteristiche e applicazioni di -

  • Diode

  • Diodo Zener

  • BJT

  • MOSFET

• Analisi di piccoli segnali di circuiti a transistor, amplificatori di feedback

• Caratteristiche degli amplificatori operazionali

• Applicazioni degli operazionali -

  • Amplificatore di differenza

  • Adder

  • Subtractor

  • Integrator

  • Differentiator

  • Amplificatore per strumentazione

  • Raddrizzatore di precisione

  • Filtri attivi e altri circuiti

• Oscillatori, generatori di segnali, oscillatori controllati in tensione e anello ad aggancio di fase

Section F: Digital Electronics

• Circuiti logici combinatori, minimizzazione delle funzioni booleane

• Famiglie IC: TTL e CMOS

• Circuiti aritmetici, comparatori, trigger di Schmitt, multivibratori, circuiti sequenziali, flipflop, registri a scorrimento, timer e contatori

• Circuito sample-and-hold, multiplexer, analogico-digitale (approssimazione successiva, integrazione, flash e sigma-delta) e convertitori digitale-analogico (ladder ponderato r, r-2r e logica di governo corrente)

• Caratteristiche di ADC e DAC (risoluzione, quantizzazione, bit significativi, tempo di conversione / assestamento)

• Nozioni di base sui sistemi numerici, microprocessore a 8 bit e microcontrollore: applicazioni, memoria e interfaccia input-output

• Nozioni di base sui sistemi di acquisizione dati

Section G: Measurements

• Unità SI, errori sistematici e casuali nella misurazione, espressione di incertezza - indice di accuratezza e precisione, propagazione degli errori

• PMMC, MI e strumenti di tipo dinamometrico -

  • Potenziometro DC

  • Ponti per la misurazione di R, L e C, Q-metro

• Misura di tensione, corrente e potenza in circuiti monofase e trifase -

  • Sonde di corrente AC e DC

  • Misuratori a vero valore efficace

  • Scala di tensione e corrente

  • Trasformatori di strumenti

  • Timer/counter

  • Time

  • Misure di fase e frequenza

  • Voltmetro digitale

  • Multimetro digitale

  • Oscilloscopio, schermatura e messa a terra

Section H: Sensors and Industrial Instrumentation

• Sensori resistivi, capacitivi, induttivi, piezoelettrici, ad effetto Hall e circuiti di condizionamento del segnale associati

• Trasduttori per strumentazione industriale -

  • Spostamento (lineare e angolare)

  • Velocity

  • Acceleration

  • Force

  • Torque

  • Vibration

  • Shock

  • Pressione (inclusa bassa pressione)

  • Portata (pressione differenziale, area variabile, misuratori di portata elettromagnetici, ultrasonici, a turbina ea canale aperto)

  • Temperatura (termocoppia, bolometro, RTD (3/4 fili)

  • Thermistor

  • Pirometro e semiconduttore

  • Misura di livello liquido, pH, conducibilità e viscosità

Section I: Communication and Optical Instrumentation

• Modulazione e demodulazione di ampiezza e frequenza

• Teorema di campionamento di Shannon, modulazione del codice di impulso

• Multiplexing a divisione di frequenza e tempo, ampiezza, fase, frequenza, spostamento di impulsi per la modulazione digitale

• Sorgenti ottiche e rilevatori: led, laser, fotodiodo, resistore dipendente dalla luce e loro caratteristiche

• Interferometro - applicazioni in metrologia

• Nozioni di base sul rilevamento in fibra ottica

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