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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