Effetti termici, disadattamenti e perdite

µ I2 2 ¶₂^#

8.3.4 Effetti termici, disadattamenti e perdite

Come ciascuno dei metodi di misura che abbiamo analizzato, anche questo contiene molte imperfezioni, dovute al mondo reale in cui viviamo; possiamo tuttavia cercar di migliorare i nostri sistemi di misura, al fine di renderli sem-pre pi`u accurati, e quindi in grado di fornirci una stima semsem-pre pi`u realistica del valore. Considereremo due tra le principali fonti di indeterminazione, cercando di spiegare come attenuare i problemi da esse derivanti.

Instabilit`a della temperatura ambiente

Le misure di potenza che effettuiamo si basano sulla misura di una vari-azione della resistenza rispetto ad un campione che dovrebbe essere fisso e ben definito, ossia la temperatura ambiente. Come ben sappiamo, tuttavia, la temperatura ambiente `e tutt’altro che stabile e ben definita: la misura del-la variazione rispetto aldel-la temperatura ambiente potrebbe dunque presentare una forte indeterminazione, derivante dal fatto che il campione di riferimen-to non `e per niente definiriferimen-to. Si pu`o ovviare in maniera relativamente facile ad un problema di questo tipo, utilizzando una piccola astuzia: una sec-onda termocoppia, collegata ad un secondo ponte, che misurer`a sempre la temperatura ambiente; questo ponte avr`a un sistema in grado di termosta-tizzare la temperatura, in modo da mantenerla costante rispetto a variazioni non troppo elevate della temperatura ambiente, desensibilizzando il primo ponte rispetto ai transitori. La variazione di temperatura ∆θ sar`a considera-ta in riferimento non pi`u alla temperatura ambiente realmente misuraconsidera-ta, ma rispetto al ponte di compensazione appena introdotto.

Disadattamenti e perdite dovute alla radiofrequenza

Abbiamo parlato dell’interfaccia del ponte bolometrico alla radiofrequenza in modo un po’ troppo ottimistico: la nostra idea, in effetti, era quella di mis-urare la potenza attiva disponibile del generatore di tensione E, polarizzante con una continua il ponte, come:

P_AV = ^E2 4R0

Poich`e disponiamo di resistenze tutte pari a R<sub>0</sub>; dalle teorie sui Campi Elettromagnetici, tuttavia, sappiamo che l’interfaccia del bolometro verso la radiofrequenza, provoca una perdita per riflessione di parte del campo, e dunque un dissipamento di potenza; si ha dunque una riflessione, che com-porta alla dispersione di una parte della potenza per riflessione, parte che chiameremo P<sub>R</sub>; la potenza attiva P<sub>AV</sub> emessa dal generatore e la potenza in ingresso al bolometro, P<sub>IN</sub>, non coincideranno, poich`e:

P_IN = P_AV − P_R

Oltretutto, la porzione di potenza riflessa PR dipende dalla frequenza del segnale a radiofrequenza che inseriamo: ci`o introduce ulteriori errori ed ulteriori indeterminazioni nel nostro sistema.

Supponendo che la radiofrequenza non eliminasse l’adattamento, o meglio che non vi sia l’effetto elettromagnetico di riflessione, si aggiungerebbe un

al-tro problema: una potenza P_D dissipata sulle pareti del montaggio bolomet-rico; considerando l’ipotesi che P_R = 0, dunque, la potenza effettivamente misurata, P_{M IS}, sarebbe uguale a:

P_{M IS} = P_IN− P_D

La soluzione ai problemi intrinseci del bolometro (riflessione e disper-sione) non consiste tanto nell’operare fisicamente sul bolometro in modo da migliorarlo in qualche maniera, ma solo quella di saper quantificare l’errore, mediante un processo di taratura del resistore variabile considerante sia gli effetti di P_R che gli effetti di P_D; il costruttore dovr`a dichiarare, al variare della frequenza f , i fattori di correzione con i quali migliorare la misura, a partire dal valore misurato P_{M IS}.

Capitolo 9

Generatori di Segnali

Realizzare generatori di segnali pu`o essere molto importante, sotto molti punti di vista: mediante essi `e possibile effettuare test di vario genere, su apparecchiature audio, radio, ad alta frequenza o meno, o anche su sistemi di controllo di diversa natura; particolarmente importanti tra questi, sono i generatori di segnali sinusoidali, a partire dai quali (e non solo) si vedr`a poi come realizzare sistemi pi`u complessi, in grado di generare forme d’onda molto pi`u variegate (quali triangoli, onde quadre, e simili).

9.1 Generatori sinusoidali

Come accennato, i generatori sinusoidali sono i pi`u interessanti tra tutti i generatori di segnali esistenti. Le caratteristiche dei segnali sinusoidali che dobbiamo essere in grado di modificare, in generatori di segnali di questo tipo, sono sostanzialmente frequenza (possibilmente, permettendo una variazione tendenzialmente continua su di un range pi`u ampio possibile), e regolazione dell’ampiezza. Mediante ulteriori comandi sar`a possibile modificare anche parametri quali la fase, e altri. Oltre a permettere queste operazioni, si richiede che le grandezze sintetizzate siano ben definite: si vuole avere una buona stabilit`a di frequenza, ossia una scarsa variazione nel tempo della frequenza, ed una bassa distorsione di armoniche, ossia non si vuole aver troppo rumore introdotto da armoniche secondarie.

Anche a seconda del range di frequenze che si intende rappresentare, introducendo la solita distinzione tra basse frequenze (BF), e radiofrequenze (RF), si utilizzeranno tecniche diverse (e schemi diversi, ovviamente), per la costruzione di dispositivi di questo tipo.

Come si realizza, in linea di massima, un generatore sinusoidale? Alla base di tutto vi `e un oscillatore sinusoidale, ossia un dispositivo in grado

di effettuare un’oscillazione, per l’appunto avente forma sinusoidale. Questo deve essere, in qualche maniera, regolabile mediante controlli esterni; l’out-put di questo viene mandato in ingresso ad un amplificatore separatore, ossia un dispositivo in grado di creare alta impedenza di carico per il generatore si-nusoidale, in modo da lasciarlo oscillare tranquillamente, senza fargli sentire l’influenza di eventi ad esso esterni. L’uscita del separatore viene amplificata da un amplificatore di potenza, la cui uscita verr`a poi regolata da un at-tenuatore a scatti (tarato). Possiamo ritenere cos`ı schematizzato il caso pi`u generale di generatore sinusoidale, senza essere entrati nel merito dei singoli elementi che lo costituiscono; dal momento che parlare di generatori a bassa frequenza ed ad alta frequenza richiede metodi molto diversi, si parler`a nei dettagli solo una volta stabilito il range di frequenze che si intende trattare.