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Stellini, Marco (2009) Evaluation of Uncertainty and Repeatability in
Measurement: two application studies in
Synchronization and EMC Testing.
[Tesi di dottorato]

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Abstract (inglese)

Efficient organization of measurement tasks requires the knowledge and characterization of the
parameters and of the effects that may affect the measurement itself. Uncertainty analysis is
an example of how measurement accuracy is often difficult to quantify. Repeatability also assumes
a key role. This is the ability to replicate the tests and related measurements at different
times. The research was focused on this aspect of analysis of test repeatability. Some specific
case studies in the field of measurements relating to synchronization between network nodes
and to measurements for Electromagnetic Compatibility have been considered.
Synchronization between the components of a system is a particularly important requirement
when considering distributed structures. The network nodes developed for this research are
based on both PCs with a Real Time operating system (RTAI) and Linux-based embedded systems
(FOX Acme Systems Board) interfaced to an auxiliary module with a field-programmable
gate array (FPGA). The aim of the tests is to measure and classify the uncertainty due to jitter
in the Time Stamping mechanism, and consequently to evaluate the resolution and repeatability
of synchronization achieved in different traffic conditions using a standardized protocol for
synchronization (IEEE 1588-PTPd).
The work in the Electromagnetic Compatibility has likewise focused on the repeatability of
measurements typical of some practical applications. Some experiments involving LISN calibration
have been carried out and some improvements are presented to reduce uncertainty.
Theoretical and experimental uncertainty analysis associated with the ESD tests has been conducted
and some possible solutions are proposed. A study on the performance of sites for
radiated tests (Anechoic chambers, open-area test site) has been started using simulations and
experimental testing in order to assess the capability of different sites. Obtained results are
compared with different reference sources.
Finally, the results of a research project carried out at the University of Houston for the propagation
of electromagnetic fields are reported.

Abstract (italiano)

Organizzare una efficiente campagna di misure richiede la conoscenza e la caratterizzazione
dei parametri e degli effetti che possono influire sulla misura stessa. L’analisi dell’incertezza è
un esempio di come l’accuratezza sia spesso difficile da quantificare. Oltre all’incertezza tuttavia
assume un ruolo chiave la ripetibilità, ovvero la possibilità di replicare il test e le relative
misure in momenti diversi. L’attività di ricerca ha riguardato proprio questo aspetto di analisi
della ripetibilità dei test prendendo in considerazione alcuni casi di studio specifici sia in ambito
di Misure relative alla Sincronizzazione tra nodi di un sistema distribuito sia di Misure per
la Compatibilità Elettromagnetica.
La sincronizzazione è un’esigenza particolarmente sentita quando si considerano strutture di
misura distribuite. I nodi di rete sviluppati per queste ricerche sono basati sia su PC dotati
di sistema operativo Real Time (RTAI) sia su sistemi embedded Linux-based (Acme Systems
FOX Board) interfacciati ad un modulo ausiliario su cui si trova un field-programmable gate
array (FPGA). I test condotti hanno permesso di misurare e classificare l’incertezza dovuta
al jitter nel meccanismo di Time Stamp, e conseguentemente di valutare la risoluzione e la
ripetibilità della sincronizzazione raggiunta in diverse condizioni di traffico utilizzando un protocollo
di sincronizzazione standardizzato secondo l’IEEE 1588 (PTPd).
In ambito di compatibilità elettromagnetica, il lavoro svolto si è concentrato sull’analisi della
ripetibilità di misure tipiche di alcune applicazioni pratiche in ambito EMC. E’ stata svolta una
analisi approfondita dei fenomeni parassiti legati alla taratura di una LISN e sono stati introdotti
alcuni miglioramenti costruttivi al fine di ridurre i contributi di incertezza. Si è condotta una
indagine teorico-sperimentale sull’incertezza associata alla misura di immunità con generatore
di scariche elettrostatiche e l’individuazione di possibili soluzioni. E’ stato avviato uno studio
sulle prestazioni dei siti per le misure dei disturbi irradiati (camere anecoiche, open-area test
site) mediante simulazioni teoriche e prove ’in campo’ al fine di valutare i limiti di impiego dei
diversi siti e comparare i risultati ottenuti con sorgenti di riferimento.
Infine, vengono riportati i risultati di una ricerca svolta presso l’Università di Houston e relativa
alla propagazione di campi elettromagnetici.

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Tipo di EPrint:Tesi di dottorato
Relatore:Narduzzi, Claudio
Correlatore:Sona, Alessandro
Dottorato (corsi e scuole):Ciclo 21 > Scuole per il 21simo ciclo > INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE > BIOELETTROMAGNETISMO E COMPATIBILITA' ELETTROMAGNETICA
Data di deposito della tesi:19 Gennaio 2009
Anno di Pubblicazione:Gennaio 2009
Parole chiave (italiano / inglese):Compatibilità Elettromagnetica, Sincronizzazione
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 09 - Ingegneria industriale e dell'informazione > ING-INF/07 Misure elettriche e elettroniche
Struttura di riferimento:Dipartimenti > Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione
Codice ID:1338
Depositato il:19 Gen 2009
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Bibliografia

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